JP7447810B2 - Method for producing tripeptide γ-GLU-VAL-GLY using Enterobacteriaceae - Google Patents

Method for producing tripeptide γ-GLU-VAL-GLY using Enterobacteriaceae Download PDF

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Description

本発明は、微生物工業に関し、特にトリペプチドを、さらに特にはトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを製造する方法に関する。本発明の方法は、少なくともtdhおよびkbl遺伝子を過剰発現するように改変された腸内細菌科(Enterobacteriaceae)の細菌を使用する。 The present invention relates to microbial industry, in particular to a method for producing tripeptides, and more particularly to tripeptide γ-Glu-Val-Gly. The method of the invention uses bacteria of the family Enterobacteriaceae that have been modified to overexpress at least the tdh and kbl genes.

変異型微生物または各種薬剤に耐性の微生物を利用してアミノ酸およびペプチドを発酵生産する方法がこれまでに報告されている。このような変異株を生産する従来の方法としては、微生物に紫外線照射やニトロソグアニジン(N-メチル-N'-ニトロ-N-ニトロソグアニジン)による処理等の突然変異処理を施した後、適当な選択培地を用いて所望の株を選択する方法がある。あるいは、変異株は、所望のアミノ酸およびペプチドの生合成経路に関与する遺伝子を過剰発現させることを含む遺伝子工学的手法を用いて育種することもできる。 Methods for producing amino acids and peptides by fermentation using mutant microorganisms or microorganisms resistant to various drugs have been reported so far. Conventional methods for producing such mutant strains include subjecting microorganisms to mutation treatments such as ultraviolet irradiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine), and then subjecting them to appropriate treatments. There is a method of selecting a desired strain using a selective medium. Alternatively, mutant strains can be bred using genetic engineering techniques that involve overexpressing genes involved in desired amino acid and peptide biosynthetic pathways.

γ-Glu-Val-Gly等のトリペプチドの生産は、従来、微生物の発酵を利用してではなく、化学的方法および酵素的方法により達成されてきた。例えば、WO 2015133547 A1には、様々な合成酵素を用いてγ-Glu-Valを生成し、次いでγ-Glu-Val-Glyを生成する多段階の方法が記載されている。WO 2014025023 A1には、基本的な酵素的方法および化学的方法を用いてγ-Glu-Val-Gly結晶を製造する方法が記載されている。しかし、γ-Glu-Val-Glyを生産するように設計された微生物の発酵の利用は、これまでに記載されていない。 Production of tripeptides such as γ-Glu-Val-Gly has conventionally been achieved by chemical and enzymatic methods rather than by utilizing microbial fermentation. For example, WO 2015133547 A1 describes a multi-step method for producing γ-Glu-Val using various synthetic enzymes and then producing γ-Glu-Val-Gly. WO 2014025023 A1 describes a method for producing γ-Glu-Val-Gly crystals using basic enzymatic and chemical methods. However, the utilization of fermentation of microorganisms designed to produce γ-Glu-Val-Gly has not been described so far.

γ-Glu-Val-Glyは、食品業界および香料業界の両方で有用であることが知られている。例えば、このトリペプチドは、優れたコク味の質を有することが報告されており、それゆえに、フレーバーティー(WO 2015136841 A1)、アルコール飲料(Miyamura et al., J. Biosci. and Bioeng. (2015) 120(3):311-314)、調味料(Miyamura et al., Food Sci. and Technol. Res. (2014) 20(3):699-703)、および香辛料(WO 2014123175 A1)に用いられている。よって、微生物の発酵によるトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの効率的かつ上首尾な過剰生産が非常に望まれている。 γ-Glu-Val-Gly is known to be useful in both the food and flavor industries. For example, this tripeptide has been reported to have excellent kokumi quality and is therefore used in flavored teas (WO 2015136841 A1), alcoholic beverages (Miyamura et al., J. Biosci. and Bioeng. (2015) ) 120(3):311-314), seasonings (Miyamura et al., Food Sci. and Technol. Res. (2014) 20(3):699-703), and spices (WO 2014123175 A1). ing. Therefore, efficient and successful overproduction of the tripeptide γ-Glu-Val-Gly by microbial fermentation is highly desirable.

腸内細菌科の細菌の発酵によるトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの生産における、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ(L-threonine 3-dehydrogenase)および/または2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ(2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase)を
コードする遺伝子の過剰発現の影響については、これまでに報告されていない。
L-threonine 3-dehydrogenase and/or 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase in the production of the tripeptide γ-Glu-Val-Gly by fermentation of Enterobacteriaceae bacteria. The effects of overexpression of the gene encoding (2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase) have not been reported so far.

本発明のある側面は、γ-Glu-Val-Glyを製造する方法であって、
(i)腸内細菌科(Enterobacteriaceae)に属するγ-Glu-Val-Gly生産細菌を培養培地で
培養して培養培地もしくは該細菌の菌体、またはその両者中にγ-Glu-Val-Glyを生産および蓄積させること、および
(ii)前記培養培地もしくは前記細菌の菌体、またはその両者からγ-Glu-Val-Glyを回収すること
を含み、
前記細菌が、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現するように改変されている、方法を提供することである。
One aspect of the present invention is a method for producing γ-Glu-Val-Gly, comprising:
(i) Cultivate γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family in a culture medium to inject γ-Glu-Val-Gly into the culture medium, the bacterial cells, or both. and (ii) recovering γ-Glu-Val-Gly from the culture medium or the bacterial cells, or both;
The method, wherein the bacterium is modified to overexpress a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity. The goal is to provide the following.

本発明のさらなる側面は、前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質がtdh遺伝子にコードされ、且つ、前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガ
ーゼ活性を有するタンパク質がkbl遺伝子にコードされる、前記方法を提供することであ
る。
本発明のさらなる側面は、前記方法であって、
前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択され:
配列番号2に示すアミノ酸配列を含むタンパク質;
配列番号2に示すアミノ酸配列において、約1~50個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含み、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質;および
配列番号2に示すアミノ酸配列全体に対して60%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質;
且つ、
前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択される、方法:
配列番号4に示すアミノ酸配列を含むタンパク質;
配列番号4に示すアミノ酸配列において、約1~50個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含み、2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザ
イムAリガーゼ活性を有するタンパク質;および
配列番号4に示すアミノ酸配列全体に対して60%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質
を提供することである。
A further aspect of the present invention is that the protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity is encoded by the tdh gene, and the protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity is encoded by the kbl gene. , to provide the method.
A further aspect of the invention is the method, comprising:
The protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity is selected from the group consisting of:
A protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
A protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity, comprising an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of about 1 to 50 amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2; and A protein comprising an amino acid sequence having 60% or more identity to the entire amino acid sequence shown in number 2 and having L-threonine 3-dehydrogenase activity;
and,
The method, wherein the protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity is selected from the group consisting of:
A protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;
The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 contains an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of about 1 to 50 amino acid residues, and has 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity. and a protein comprising an amino acid sequence having 60% or more identity to the entire amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity.

本発明のさらなる側面は、前記方法であって、
前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択されるDNAにコードされ:
配列番号1に示す塩基配列を含むDNA;
配列番号1に示す配列に対して相補的な塩基配列とストリンジェントな条件でハイブリ
ダイズ可能な塩基配列を含むDNA;
配列番号2に示すアミノ酸配列において、約1~50個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNAであって、
該タンパク質がL-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するものであるDNA;および
遺伝暗号の縮重による配列番号1の変異体塩基配列であるDNA;
且つ、
前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択されるDNAにコードされる、方法:
配列番号3に示す塩基配列を含むDNA;
配列番号3に示す配列に対して相補的な塩基配列とストリンジェントな条件でハイブリ
ダイズ可能な塩基配列を含むDNA;
配列番号4に示すアミノ酸配列において、約1~50個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNAであって、
該タンパク質が2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するものであるDNA;および
遺伝暗号の縮重による配列番号3の変異体塩基配列であるDNA
を提供することである。
A further aspect of the invention is the method, comprising:
The protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity is encoded by a DNA selected from the group consisting of:
DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 1;
DNA containing a nucleotide sequence that is complementary to the sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a nucleotide sequence that can hybridize under stringent conditions;
A DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of about 1 to 50 amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2,
DNA in which the protein has L-threonine 3-dehydrogenase activity; and DNA that is a variant base sequence of SEQ ID NO: 1 due to degeneracy of the genetic code;
and,
A method, wherein the protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity is encoded by a DNA selected from the group consisting of:
DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 3;
DNA containing a nucleotide sequence that is complementary to the sequence shown in SEQ ID NO: 3 and a nucleotide sequence that can hybridize under stringent conditions;
A DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of about 1 to 50 amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4,
DNA in which the protein has 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity; and DNA that is a mutant base sequence of SEQ ID NO: 3 due to degeneracy of the genetic code.
The goal is to provide the following.

本発明のさらなる側面は、前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が、それぞれ、下記からなる群より選択される方
法により過剰発現しており、それら遺伝子の発現が非改変細菌と比較して増大している、前記方法を提供することである:
前記細菌におけるその遺伝子またはそれらの遺伝子のコピー数を増加させること;
前記細菌におけるその遺伝子またはそれらの遺伝子の発現制御領域を改変すること;および
それらの組み合わせ。
A further aspect of the present invention is that the gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and the gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity each consist of the following: and the expression of those genes is increased compared to unmodified bacteria:
increasing the copy number of the gene or those genes in the bacterium;
modifying the gene or the expression control region of those genes in the bacterium; and a combination thereof.

本発明のさらなる側面は、前記細菌が、下記からなる群より選択される方法によりさらに改変されている、前記方法を提供することである:
gcvP遺伝子の発現を弱化させること;
sucABオペロン遺伝子の発現を弱化させること;
tolC遺伝子を過剰発現すること;
ilvGMEDAオペロン遺伝子を過剰発現すること;および
それらの組み合わせ。
A further aspect of the invention is to provide said method, wherein said bacterium is further modified by a method selected from the group consisting of:
Attenuating gcvP gene expression;
Attenuating the expression of the sucAB operon gene;
Overexpressing the tolC gene;
overexpressing the ilvGMEDA operon genes; and combinations thereof.

本発明のさらなる側面は、前記ilvGMEDAオペロン遺伝子がアセト乳酸シンターゼIIをコードするilvG遺伝子を含み、該アセト乳酸シンターゼIIの活性が回復している、前記方法を提供することである。 A further aspect of the invention is to provide the method, wherein the ilvGMEDA operon gene comprises the ilvG gene encoding acetolactate synthase II, and the activity of the acetolactate synthase II is restored.

本発明のさらなる側面は、前記細菌が、エシェリヒア(Escherichia)属またはパント
エア(Pantoea)属に属する、前記方法を提供することである。
A further aspect of the invention is to provide the method, wherein the bacterium belongs to the genus Escherichia or Pantoea.

本発明のさらなる側面は、前記細菌が、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)またはパントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)である、前記方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的、特徴、および付随する利点は、実施形態についての以下の詳細な説明を読めば当業者に明らかになるであろう。
A further aspect of the invention is to provide the method, wherein the bacterium is Escherichia coli or Pantoea ananatis.
Further objects, features, and attendant advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from reading the following detailed description of the embodiments.

1.細菌
本明細書に記載の方法においては、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ(L-threonine 3-dehydrogenase)活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ(2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase)活性を有
するタンパク質をコードする遺伝子の両方を過剰発現するように改変された、いずれのγ-Glu-Val-Gly生産細菌も使用することができる。
1. Bacteria In the methods described herein, a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase (2-amino- Any γ-Glu-Val-Gly producing bacterium that has been modified to overexpress both genes encoding proteins with 3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity can be used.

改変される細菌(すなわち、両遺伝子を過剰発現する改変の導入前の細菌)は、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の両方を過剰
発現するように改変でき、且つ、そのように改変された細菌(すなわち、両遺伝子を過剰発現する改変の導入後の細菌)がトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できる限り、特に制限されない。細菌の例は後述する。
The bacteria to be modified (i.e., the bacteria before the introduction of the modification that overexpresses both genes) has a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity. Bacteria that can be modified to overexpress both protein-encoding genes (i.e., bacteria after introduction of the modification that overexpress both genes) contain the tripeptide γ-Glu-Val- There are no particular restrictions as long as Gly can be produced. Examples of bacteria will be described later.

改変の導入後の細菌について言及される「細菌がトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できる」の用語は、改変の導入前の細菌はトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの生産能を有していなかったが、改変の導入によりトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの生産能を得たことを意味し得る。また、改変の導入後の細菌について言及される「細菌がトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できる」の用語は、改変の導入により細菌がトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できるようになったことを意味し得る。 The term "the bacterium is capable of producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly" refers to the bacteria after the introduction of the modification. However, this may mean that the ability to produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly was obtained by introducing the modification. In addition, the term "bacteria can produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly" refers to bacteria after the introduction of the modification. It can mean that it has become like this.

「γ-Glu-Val-Gly生産細菌」の用語は、「トリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できる細菌」の用語または「トリペプチドγ-Glu-Val-Glyの生産能を有する細菌」の用語と同等であり得る。「γ-Glu-Val-Gly生産細菌」の用語は、培養培地における当該細菌の発酵によりトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できる細菌を意味し得る。また、「γ-Glu-Val-Gly生産細菌」の用語は、当該細菌を培養培地で培養したときに、培地及び/又は菌体中にトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生成し、排出もしくは分泌し、且つ/又は蓄積できる細菌を意味し得る。「γ-Glu-Val-Gly生産細菌」の用語は、具体的には、当該細菌を培養培地で培養したときに、培地及び/又は菌体からトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを回収できる程度に、培地及び/又は菌体中にトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生成し、排出もしくは分泌し、且つ/又は蓄積できる細菌を意味し得る。「細菌が培地で培養(cultivate)される」
の用語は、「細菌が培地で培養(culture)される」の用語と同等であり得、これらの用
語は、当業者に公知である。また、「γ-Glu-Val-Gly生産細菌」の用語は、具体的には、非改変株、例えば、Escherichia coli (E. coli) K-12(E. coli K-12 MG1655を含む)等の野生株または親株と比較して、より多い量でトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを培地中に生成し、排出もしくは分泌し、且つ/又は蓄積できる細菌を意味し得る。また、「γ-Glu-Val-Gly生産細菌」の用語は、具体的には、0.01 g/L以上の量のトリペプチドγ-Glu-Val-Gly、例えば、0.1 g/l以上、0.5 g/l以上、または1.0 g/l以上の量のトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを培地及び/又は菌体中に生成し蓄積できる細菌を意味し得る。「γ-Glu-Val-Gly生産細菌」の用語は、特に、0.01 g/L以上の量のトリペプチドγ-Glu-Val-Gly、例えば
、0.1 g/l以上、0.5 g/l以上、または1.0 g/l以上の量のトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを
培地中に生成し蓄積できる細菌を意味し得る。
The term "γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria" is the term for "bacteria capable of producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly" or "bacteria capable of producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly". can be equivalent to the term The term "γ-Glu-Val-Gly producing bacterium" may mean a bacterium capable of producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly by fermentation of the bacterium in a culture medium. In addition, the term "γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria" means that when the bacteria is cultured in a culture medium, it produces and excretes the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in the medium and/or the bacterial body. Alternatively, it can mean bacteria that can secrete and/or accumulate. Specifically, the term "γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria" refers to the ability to recover the tripeptide γ-Glu-Val-Gly from the culture medium and/or bacterial cells when the bacteria is cultured in a culture medium. To some extent, it can refer to bacteria that can produce, excrete or secrete, and/or accumulate the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in the medium and/or the bacterial body. "Bacteria are cultivated in a medium"
can be equivalent to the term "bacteria are cultured in a medium", and these terms are known to those skilled in the art. Furthermore, the term "γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria" specifically refers to non-modified strains, such as Escherichia coli (E. coli) K-12 (including E. coli K-12 MG1655), etc. can refer to a bacterium that is capable of producing, excreting or secreting, and/or accumulating the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in larger amounts in the medium compared to the wild-type or parent strain of . In addition, the term "γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria" specifically refers to the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in an amount of 0.01 g/L or more, for example, 0.1 g/L or more, 0.5 g It can mean a bacterium that can produce and accumulate the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in an amount of 1.0 g/l or more, or 1.0 g/l or more in a medium and/or a bacterial cell. The term "γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria" specifically refers to the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in an amount of 0.01 g/L or more, such as 0.1 g/L or more, 0.5 g/L or more, or It can mean a bacterium that can produce and accumulate the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in an amount of 1.0 g/l or more.

「トリペプチドγ-Glu-Val-Gly」の用語(「γ-Glu-Val-Gly」(「γ-EVG」とも略記される)の用語と代替可能にまたは同等に用いられ得る)は、トリペプチド(鎖状に互いに共有結合している3つのアミノ酸残基を含むペプチド)を意味し得るものであって、本明細書に記載のトリペプチドはグリシン(Gly)残基を含み、Gly残基のアミノ基はバリン(Val)残基のカルボキシル基に結合しており、Val残基のアミノ基はグルタミン酸(Glu)
残基のカルボキシル基にγ-炭素原子で結合している(PubChem CID: 25099093)。
The term “tripeptide γ-Glu-Val-Gly” (which may be used interchangeably or equivalently with the term “γ-Glu-Val-Gly” (also abbreviated as “γ-EVG”)) A tripeptide as described herein may refer to a peptide (a peptide comprising three amino acid residues covalently linked to each other in a chain), wherein the tripeptide described herein comprises a glycine (Gly) residue; The amino group of is bonded to the carboxyl group of valine (Val) residue, and the amino group of Val residue is bonded to glutamic acid (Glu).
It is attached to the carboxyl group of the residue through the γ-carbon atom (PubChem CID: 25099093).

細菌は、トリペプチドγ-Glu-Val-Glyを、遊離形態、またはその塩もしくは水和物、またはその付加物(すなわち、γ-Glu-Val-Glyと別の有機もしくは無機の化合物とによって形成された付加物)、またはそれらの混合物として生産し得る。よって、「γ-Glu-Val-Gly」の用語は、遊離形態のγ-Glu-Val-Glyに限られず、γ-Glu-Val-Glyの塩もしくは水和物、またはその付加物(すなわち、γ-Glu-Val-Glyと別の有機もしくは無機の化合物とによって形成された付加物)も包含してよい。すなわち、「γ-Glu-Val-Gly」の用語は、遊離形態のγ-Glu-Val-Gly、その塩もしくは水和物、その付加物、またはそれらの混合物を意味し得る。「γ-Glu-Val-Gly」の用語は、特に、遊離形態のγ-Glu-Val-Gly、その塩、またはそれらの混合物を意味し得る。また、細菌が、γ-Glu-Val-Glyを単独で、あるいはγ-Glu-Val-Glyとそれ以外の1種またはそれ以上のアミノ酸またはペプチドの混合物とし
て、生産し得ることも許容される。「L-アミノ酸」の用語は、L-アラニン、L-アルギニン、L-アスパラギン、L-アスパラギン酸、L-シトルリン、L-システイン、L-グルタミン酸、L-グルタミン、グリシン、L-ヒスチジン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リジン、L-メチオニン、L-オルニチン、L-フェニルアラニン、L-プロリン、L-セリン、L-スレオニン、L-トリプトファン、L-チロシン、L-バリン等のL-体のアミノ酸(アミノ酸のL-エナンチオマーともいう)を意味し得る。「ペプチド」の用語は、例えば、γ-Glu-ValやVal-Gly等のジペプチドを包含し得る。
Bacteria can produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly in free form, or its salts or hydrates, or its adducts (i.e., formed by γ-Glu-Val-Gly and another organic or inorganic compound). adducts) or mixtures thereof. Therefore, the term "γ-Glu-Val-Gly" is not limited to the free form of γ-Glu-Val-Gly, but also includes salts or hydrates of γ-Glu-Val-Gly, or adducts thereof (i.e. adducts formed by γ-Glu-Val-Gly and another organic or inorganic compound) may also be included. That is, the term "γ-Glu-Val-Gly" can mean γ-Glu-Val-Gly in free form, a salt or hydrate thereof, an adduct thereof, or a mixture thereof. The term "γ-Glu-Val-Gly" may particularly mean γ-Glu-Val-Gly in free form, its salts, or mixtures thereof. It is also accepted that the bacteria may produce γ-Glu-Val-Gly alone or as a mixture of γ-Glu-Val-Gly and one or more other amino acids or peptides. The term "L-amino acid" includes L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-citrulline, L-cysteine, L-glutamic acid, L-glutamine, glycine, L-histidine, L- L-forms such as isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-ornithine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-valine, etc. of the amino acid (also referred to as the L-enantiomer of the amino acid). The term "peptide" may include dipeptides such as γ-Glu-Val and Val-Gly.

細菌は、本来的にトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できてもよく、トリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できるようになるように改変されてもよい。そのような改変は、例えば、変異法またはDNA組み換え技術により達成できる。すなわち、細菌は、本来的にトリペ
プチドγ-Glu-Val-Glyを生産できる細菌において、またはトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できるようになるように改変された細菌において、L-threonine 3-dehydrogenase活
性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現することにより取得できる。あるいは、細菌は、細菌がトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できるようになるように、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰
発現することにより取得できる。すなわち、細菌は、改変された細菌がトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できるように、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質
をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現するように改変され得る。
Bacteria may be naturally capable of producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly, or may be modified to be capable of producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. Such modifications can be achieved, for example, by mutagenesis or DNA recombination techniques. That is, bacteria can produce L-threonine in bacteria that can naturally produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly or in bacteria that have been modified to be able to produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. It can be obtained by overexpressing a gene encoding a protein having 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity. Alternatively, the bacterium can contain a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase, allowing the bacterium to produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. It can be obtained by overexpressing a gene encoding an active protein. That is, the bacterium has a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase so that the modified bacterium can produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. It can be modified to overexpress genes encoding active proteins.

本明細書に記載の細菌は、例えば、グラム陰性細菌であり得、グラム陰性細菌として、具体的には、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)に属する細菌が挙げられる。細菌に関する以下の説明は、本明細書に記載の方法で用いられるいずれの細菌にも準用できる。 The bacteria described herein can be, for example, Gram-negative bacteria, and specific examples of Gram-negative bacteria include bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae. The following description of bacteria is applicable mutatis mutandis to any bacteria used in the methods described herein.

本明細書に記載の方法において、腸内細菌科に属する細菌は、エンテロバクター、エルビニア、エシェリヒア、クレブシエラ、モルガネラ、パントエア、フォトルハブドゥス、プロビデンシア、サルモネラ、イェルシニア等の属に属する細菌であり得、且つトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産でき得る。具体的には、NCBI(National Center for Biotechnology Information)のデータベース(ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=543)で用いられている分類法により腸内細菌科に分類されている細菌を使用することができる。改変され得る腸内細菌科の細菌の例としては、エシェリヒア(Escherichia)
、エンテロバクター(Enterobacter)、またはパントエア(Pantoea)属の細菌が挙げら
れる。
In the methods described herein, the bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae can be bacteria belonging to the genera Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Morganella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Yersinia, etc. , and can produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. Specifically, it is classified into Enterobacteriaceae according to the classification method used in the NCBI (National Center for Biotechnology Information) database (ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=543). Bacteria that have been used can be used. Examples of Enterobacteriaceae bacteria that can be modified include Escherichia
, Enterobacter, or Pantoea.

改変することにより本明細書に記載のEscherichia属細菌を得ることができるEscherichia属細菌の株としては、特に限定されないが、具体的には、Neidhardtらの著書(Bachmann, B.J., Derivations and genotypes of some mutant derivatives of Escherichia coli K-12, p. 2460-2488. In F.C. Neidhardt et al. (ed.), Escherichia coli and Salmonella: cellular and molecular biology, 2nd ed. ASM Press, Washington, D.C., 1996)に挙げられるものが使用できる。特に、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli (E. coli))が挙げられる。E. coliとして、具体的には、プロトタイプ野生株であるE. coli K-12株由来のE. coli W3110(ATCC 27325)やE. coli MG1655(ATCC 47076)等が挙げられる。これらの株は、上述の通り、例えば、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)から入手することができる。Enterobacter属細菌としては、エンテロバクター・アグロメランス(Enterobacter agglomerans)やエンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)等が挙げられ、Pantoea属細菌としてはパントエア・アナナティ
ス(Pantoea ananatis)等が挙げられる。エンテロバクター・アグロメランスのいくつかの株は、近年、16S rRNAの塩基配列解析などによりパントエア・アグロメランス(Pantoea agglomerans)、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)、またはパントエア
・スチューアルティ(Pantoea stewartii)に再分類されている。腸内細菌科に分類され
る細菌であれば、Enterobacter属またはPantoea属のいずれに属するものであっても使用
することができる。P. ananatis株を遺伝子工学的手法を用いて育種する場合には、P. ananatis AJ13355株(FERM BP-6614)、AJ13356株(FERM BP-6615)、AJ13601株(FERM BP-7207)、及びそれらの派生株を用いることができる。これらの株は、分離された当時はEnterobacter agglomeransと同定され、Enterobacter agglomeransとして寄託されたが、上記のとおり最近16S rRNAの塩基配列解析等によりP. ananatisに再分類されている。
Strains of the Escherichia genus bacteria that can be modified to obtain the Escherichia genus bacteria described herein are not particularly limited; mutant derivatives of Escherichia coli K-12, p. 2460-2488. In FC Neidhardt et al. (ed.), Escherichia coli and Salmonella: cellular and molecular biology, 2 nd ed. ASM Press, Washington, DC, 1996). Those listed can be used. In particular, Escherichia coli (E. coli) may be mentioned. Specific examples of E. coli include E. coli W3110 (ATCC 27325) and E. coli MG1655 (ATCC 47076) derived from E. coli K-12 strain, which is a prototype wild strain. These strains can be obtained, for example, from the American Type Culture Collection (ATCC), as described above. Examples of bacteria of the genus Enterobacter include Enterobacter agglomerans and Enterobacter aerogenes, and examples of bacteria of the genus Pantoea include Pantoea ananatis. In recent years, some strains of Enterobacter agglomerans have been reclassified as Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, or Pantoea stewartii based on 16S rRNA sequence analysis. ing. Bacteria classified into the Enterobacteriaceae family can be used regardless of whether they belong to the genus Enterobacter or the genus Pantoea. When breeding P. ananatis strains using genetic engineering methods, P. ananatis strains AJ13355 (FERM BP-6614), AJ13356 strains (FERM BP-6615), AJ13601 strains (FERM BP-7207), and Derivative strains of can be used. When these strains were isolated, they were identified as Enterobacter agglomerans and deposited as Enterobacter agglomerans, but as mentioned above, they have recently been reclassified as P. ananatis based on 16S rRNA nucleotide sequence analysis and other factors.

これらの株は、例えば、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC; Addr
ess: P.O. Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America)から入手することができる。すなわち各菌株には対応する登録番号が付与されており、この登録番号を利用して発注することができる(atcc.orgを参照)。各菌株の登録番号は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタログに記載されている。
These strains can be found, for example, in the American Type Culture Collection (ATCC; Addr
ess: PO Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America). Each strain has a corresponding registration number, which can be used to order (see atcc.org). The accession number for each strain is listed in the American Type Culture Collection catalog.

本明細書に記載の細菌は、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコ
ードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現するように改変されている。
The bacteria described herein are modified to overexpress a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity. ing.

「L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質」の用語は、以下の反応:L-threonine + NAD+⇔L-2-amino-3-oxobutanoate + NADH + 2 H+を触媒するタンパク質を意
味し得る(Enzyme Commission (EC) number 1.1.1.103; Boylan S.A. and Dekker E.E., L-Threonine dehydrogenase. Purification and properties of the homogeneous enzyme
from E. coli K-12, J. Biol. Chem., 1981, 256(4):1809-1815)。例えば、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質は、配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質およびそのホモログであってL-threonineのL-2-amino-3-oxobutanoateへのNAD+
依存的酸化反応を触媒するものを意味し得る。L-threonine 3-dehydrogenase活性を有す
るタンパク質の活性は、L-threonineからのaminoacetoneの形成を比色的に評価すること
により、または分光光度計を用いてNADHの形成を測定することにより、決定できる(Boylan S.A. and Dekker E.E., 1981およびその参考文献を参照のこと)。
「2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質」の用語は、以下の反応:glycine + acetyl-coenzyme A ⇔ L-2-amino-3-oxobutanoate + coenzyme A +
H+を触媒するタンパク質を意味し得る(EC 2.3.1.29; acetyl-coenzyme A is also referred to as Ac-CoA; Mukherjee J.J. and Dekker E.E., Purification, properties, and
N-terminal amino acid sequence of homogeneous E. coli 2-amino-3-ketobutyrate CoA ligase, a pyridoxal phosphate-dependent enzyme, J. Biol. Chem., 1987, 262:14441-14447)。例えば、2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク
質は、配列番号4に示すアミノ酸配列を有するタンパク質およびそのホモログであって2-amino-3-oxobutanoateのglycineとacetyl-coenzyme Aへの開裂反応を触媒するものを意味
し得る。2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質の活性は、glycineとAc-CoAからのaminoacetoneの形成を比色的に評価することにより、またはcoenzyme A(CoAともいう)と5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid)の縮合反応を412 nmで観察することにより、決定できる(例えば、Mukherjee J.J. and Dekker E.E., 1987およびその参考文献を参照のこと)。
The term "protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity" may mean a protein that catalyzes the following reaction: L-threonine + NAD + ⇔ L-2-amino-3-oxobutanoate + NADH + 2H + (Enzyme Commission (EC) number 1.1.1.103; Boylan SA and Dekker EE, L-Threonine dehydrogenase. Purification and properties of the homogeneous enzyme
from E. coli K-12, J. Biol. Chem., 1981, 256(4):1809-1815). For example, a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and its homologue, which is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and a homolog thereof, which has the NAD+ of L-threonine to L-2-amino-3-oxobutanoate.
It can mean something that catalyzes a dependent oxidation reaction. The activity of proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity can be determined by colorimetrically assessing the formation of aminoacetone from L-threonine or by measuring the formation of NADH using a spectrophotometer. (See Boylan SA and Dekker EE, 1981 and references therein).
The term "2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A protein with ligase activity" refers to the following reaction: glycine + acetyl-coenzyme A ⇔ L-2-amino-3-oxobutanoate + coenzyme A +
Can refer to a protein that catalyzes H + (EC 2.3.1.29; acetyl-coenzyme A is also referred to as Ac-CoA; Mukherjee JJ and Dekker EE, Purification, properties, and
N-terminal amino acid sequence of homogeneous E. coli 2-amino-3-ketobutyrate CoA ligase, a pyridoxal phosphate-dependent enzyme, J. Biol. Chem., 1987, 262:14441-14447). For example, a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and its homolog, which is a protein that has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and its homologue, which is a protein that has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and its homologue. Can mean something that catalyzes a cleavage reaction. The activity of proteins with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity was determined by colorimetrically evaluating the formation of aminoacetone from glycine and Ac-CoA or by coenzyme A (also referred to as CoA). It can be determined by observing the condensation reaction of '-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) at 412 nm (see, for example, Mukherjee JJ and Dekker EE, 1987 and references therein).

タンパク質濃度は、ウシ血清アルブミン(BSA)を標準としてCoomassie色素を用いたBradfordタンパク質アッセイまたはLowry法により決定することができる(Bradford M.M., Anal. Biochem., 1976, 72:248-254; Lowry O.H. et al., J. Biol. Chem., 1951, 193:265-275)。 Protein concentration can be determined by the Bradford protein assay or the Lowry method using Coomassie dye with bovine serum albumin (BSA) as a standard (Bradford M.M., Anal. Biochem., 1976, 72:248-254; Lowry O.H. et al. al., J. Biol. Chem., 1951, 193:265-275).

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質としては、配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質が挙げられる。配列番号2に示すアミノ酸配列は、tdh遺伝子に相当する配列番号1に示す塩基配列にコードされ得る。すなわち、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質としては、tdh遺伝子が挙げられる。E. coliのtdh遺伝
子は、L-threonine 3-dehydrogenase TDH, NAD(P)-binding(KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, entry No. b3616; Protein Knowledgebase, UniProtKB/Swiss-Prot, accession No. P07913)をコードする。tdh遺伝子(GenBank, accession No. NC_000913.3; nucleotide positions: 3790320 to 3791345, complement; Gene ID: 948139)は、E. coli K-12株の染色体において、kbl遺伝子とwaaH遺伝子の間にそれらと同一鎖上に
位置している。tdh遺伝子の塩基配列(配列番号1)およびE. coliのtdh遺伝子にコードさ
れるTDHタンパク質のアミノ酸配列(配列番号2)は既知である。さらに、種々の細菌種からのTDHのホモログ、例えば、配列番号2のTDHを有するE. coli (同一性: 100%), Shigella flexneri (同一性: 99%), Salmonella enteric (同一性: 98%), Klebsiella pneumonia
(同一性: 97%), Enterobacter cloacae (同一性: 96%), P. ananatis (同一性: 86%)種
を包含する腸内細菌科(Enterobacteriaceae);Burkholderia mallei (同一性: 77%)やParaburkholderia xenovorans (同一性: 76%)種を包含するバークホルデルリア科(Burkholderiaceae);Rhizobium etli (同一性: 71%)種を包含するリゾビウム科(Rhizobiaceae);Xanthomonas axonopodis (同一性: 64%)種を包含するキサントモナス科(Xanthomonadaceae);等に属する細菌由来のホモログも知られている(例えば、the NCBI database,
National Center for Biotechnology Information, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/を参照のこと)。よって、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質と
しては、配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質のホモログであるタンパク質
も挙げられる。
Examples of proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity include a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 can be encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, which corresponds to the tdh gene. That is, examples of proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity include the tdh gene. The tdh gene of E. coli is L-threonine 3-dehydrogenase TDH, NAD(P)-binding (KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, entry No. b3616; Protein Knowledgebase, UniProtKB/Swiss-Prot, accession No. P07913 ). The tdh gene (GenBank, accession No. NC_000913.3; nucleotide positions: 3790320 to 3791345, complement; Gene ID: 948139) is located between the kbl gene and waaH gene in the chromosome of the E. coli K-12 strain. Located on the chain. The nucleotide sequence of the tdh gene (SEQ ID NO: 1) and the amino acid sequence of the TDH protein encoded by the E. coli tdh gene (SEQ ID NO: 2) are known. In addition, homologs of TDH from various bacterial species, such as E. coli (identity: 100%), Shigella flexneri (identity: 99%), Salmonella enteric (identity: 98%) with TDH of SEQ ID NO: 2 ), Klebsiella pneumonia
(identity: 97%), Enterobacter cloacae (identity: 96%), P. ananatis (identity: 86%); Enterobacteriaceae including species; Burkholderia mallei (identity: 77%) and Burkholderiaceae, including the species Paraburkholderia xenovorans (identity: 76%); Rhizobiaceae, including the species Rhizobium etli (identity: 71%); Xanthomonas axonopodis (identity: 64%) Homologues from bacteria belonging to the family Xanthomonadaceae, which includes species, are also known (e.g., the NCBI database,
National Center for Biotechnology Information, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/). Therefore, examples of proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity include proteins that are homologs of the protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2.

2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質としては、配列番号4に示すアミノ酸配列を有するタンパク質が挙げられる。配列番号4に示すアミノ酸配列は、kbl遺伝子に相当する配列番号3に示す塩基配列にコードされ得る。すなわち、2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質としては、kbl遺伝子が挙
げられる。E. coliのkbl遺伝子は、2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase KBL(別名:2-amino-3-ketobutyrate coenzyme A ligase, 2-amino-3-oxobutanoate glycine-lyase (CoA-acetylating), glycine C-acetyltransferase, aminoacetone synthetase, aminoacetone synthase)(KEGG, entry No. b3617; Protein Knowledgebase, UniProtKB/Swiss-Prot, accession No. P0AB77)をコードする。kbl遺伝子(GenBank, accession No. NC_000913.3; nucleotide positions: 3791355 to 3792551, complement; Gene ID: 948138)は、E. coli K-12株の染色体において、yibB遺伝子とtdh遺伝子の間にそれらと同一鎖上に位置している。kbl遺伝子の塩基配列(配列番号3)およびE. coliのkbl遺伝子にコードされるKBLタンパク質のアミノ酸配列(配列番号4)は既知である。さらに、種々の細菌種からのKBLのホモログ、例えば、配列番号4のKBLを有するE. coli (同一性: 100%), Shigella dysenteriae (同一性: 99%), Citrobacter farmer (同一性: 97%), Salmonella enterica (同一性: 97%), P. ananatis (同一性: 82%)種を包含する腸内細菌科(Enterobacteriaceae);Serratia marcescens (同一性: 88%)種を包含するイエルシニア科(Yersiniaceae);Xenorhabdus khoisanae (同一性: 83%)種を包含するモルガネラ科(Morganellaceae);Erwinia sp. 9145 (同一性: 82%)種を包含するエルヴィニア科(Erwiniaceae);Lysobacter spongiicola (同一性: 67%)やStenotrophomonas maltophilia (同一性: 66%)種を包含するキサントモナス科(Xanthomonadaceae);等に属する細菌由来のホモログも知られている(例えば、the NCBI databaseを参照のこと)。よって、2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質としては、配列番号4に示すアミノ酸配列を有するタンパク質のホモログであるタンパク質も挙げられる。
Examples of proteins having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity include a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 can be encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, which corresponds to the kbl gene. That is, the kbl gene is an example of a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity. The E. coli kbl gene is 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase KBL (also known as 2-amino-3-ketobutyrate coenzyme A ligase, 2-amino-3-oxobutanoate glycine-lyase (CoA-acetylating), glycine C-acetyltransferase, aminoacetone synthetase, aminoacetone synthase) (KEGG, entry No. b3617; Protein Knowledgebase, UniProtKB/Swiss-Prot, accession No. P0AB77). The kbl gene (GenBank, accession No. NC_000913.3; nucleotide positions: 3791355 to 3792551, complement; Gene ID: 948138) is located between the yibB gene and the tdh gene in the chromosome of the E. coli K-12 strain. Located on the chain. The nucleotide sequence of the kbl gene (SEQ ID NO: 3) and the amino acid sequence of the KBL protein encoded by the E. coli kbl gene (SEQ ID NO: 4) are known. Furthermore, homologs of KBL from various bacterial species, such as E. coli (identity: 100%), Shigella dysenteriae (identity: 99%), Citrobacter farmer (identity: 97%), have KBL of SEQ ID NO: 4. ), Salmonella enterica (identity: 97%), P. ananatis (identity: 82%); Enterobacteriaceae, which includes the species Serratia marcescens (identity: 88%); Yersiniaceae); Morganellaceae, including the species Xenorhabdus khoisanae (identity: 83%); Erwiniaceae, including the species Erwinia sp. 9145 (identity: 82%); Lysobacter spongiicola (identity: 67 Homologues from bacteria belonging to the Xanthomonadaceae family, including the species Stenotrophomonas maltophilia (identity: 66%); Therefore, examples of proteins having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme Aligase activity include proteins that are homologs of the protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.

「細菌がL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子お
よび2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現するように改変された」の用語は、改変された細菌において、非改変株と比較して、L-threonineのL-2-amino-3-oxobutanoateへのNAD+依存的酸化反応を触媒する
対応する遺伝子産物の総活性および2-amino-3-oxobutanoateのglycineとacetyl-coenzyme
Aへの開裂反応を触媒する対応する遺伝子産物の総活性の両方が増加するように、あるいはL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発現レベ
ル(すなわち発現量)および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発現レベル(すなわち発現量)の両方が増加するように、細菌が改変されていることを意味し得る。「非改変株」の用語は、上記比較のための対照となり得る細菌株を意味し得る。「非改変株」の用語を、「非改変細菌」または「非改変
細菌株」ともいう。非改変株としては、Escherichia属またはPantoea属に属する細菌(E.
coliやP. ananatisを包含する)等の腸内細菌科に属する細菌の野生株や親株が挙げられる。非改変株として、具体的には、E. coli株MG1655 (ATCC 47076) やW3110 (ATCC 27325)、P. ananatis AJ13355株(FERM BP-6614)が挙げられる。
The term "bacteria has been modified to overexpress a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity" In the engineered bacteria, the total activity of the corresponding gene product catalyzing the NAD+-dependent oxidation reaction of L-threonine to L-2-amino-3-oxobutanoate and 2-amino-3 compared to the unmodified strain. -oxobutanoate glycine and acetyl-coenzyme
or the expression level (i.e., the expression level) of the gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and the 2-amino -3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity can mean that the bacterium has been modified in such a way that both the expression level (ie, the expression amount) of a gene encoding a protein with ligase activity is increased. The term "unmodified strain" may refer to a bacterial strain that may serve as a control for the above comparisons. The term "unmodified strain" is also referred to as "unmodified bacteria" or "unmodified bacterial strain." Non-modified strains include bacteria belonging to the genus Escherichia or Pantoea (E.
Examples include wild strains and parent strains of bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family, including coli and P. ananatis). Specific examples of non-modified strains include E. coli strain MG1655 (ATCC 47076), W3110 (ATCC 27325), and P. ananatis strain AJ13355 (FERM BP-6614).

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過
剰発現するように改変された細菌は、例えば、非改変株(例えば、野生株または親株)と比較して、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子お
よび2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発現レベルを増加させる(すなわち増強する)ことにより、またはそれらの遺伝子にコードされるタンパク質の分子あたりの活性(比活性ともいう)を増加させることにより、L-threonineのL-2-amino-3-oxobutanoateへのNAD+依存的酸化反応を触媒する対応す
る遺伝子産物の総活性および2-amino-3-oxobutanoateのglycineとacetyl-coenzyme Aへの開裂反応を触媒する対応する遺伝子産物の総活性の両方が増加した細菌であり得る。タンパク質の総活性の増加は、例えば、細胞当たりのタンパク質の活性(それは細胞当たりのタンパク質の平均活性であってよい)の増加として測定され得る。細菌は、細胞あたりのL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質の活性および/または細胞あたり
の2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質の活性が、例えば、非改変株における同タンパク質の活性の150%以上、200%以上、または300%以上に増加するように改変されてよい。
Bacteria that have been modified to overexpress a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity are, for example, non-modified strains. Expression levels of genes encoding proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity and genes encoding proteins with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity compared to the wild-type strain or parent strain L-threonine to L-2-amino-3-oxobutanoate by increasing (i.e., enhancing) or by increasing the per molecule activity (also called specific activity) of the proteins encoded by those genes. Both the total activity of the corresponding gene product that catalyzes the NAD+-dependent oxidation reaction of Could be bacteria. An increase in the total activity of a protein can be measured, for example, as an increase in the activity of the protein per cell (which may be the average activity of the protein per cell). In bacteria, the activity of a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity per cell and/or the activity of a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity per cell is lower than that of the same protein in an unmodified strain, for example. may be modified to increase the activity of 150% or more, 200% or more, or 300% or more.

「細菌がL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子お
よび2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現するように改変された」の用語は、細菌が、非改変株(例えば、野生株または親株)と比較して、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコード
する遺伝子の発現レベル(すなわち発現量)および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発現レベル(すなわち発現量)の両方が増加するように、細菌が改変されていることを意味し得る。よって、「遺伝子が過剰発現される」の用語は、「遺伝子の発現が増強されるまたは増加する」の用語または「遺伝子の発現レベルが増強されるまたは増加する」の用語と同等であり得る。遺伝子の発現レベルの増加は、例えば、細胞当たりの遺伝子の発現レベル(それは細胞当たりの遺伝子の平均発現レベルであってよい)の増加として測定され得る。細菌は、細胞あたりのL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発現レベルおよ
び/または2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発現レベルが、例えば、非改変株における同遺伝子の発現レベルの150%以上、200%以上、または300%以上に増加するように改変されてよい。
The term "bacteria has been modified to overexpress a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity" The expression level (i.e., the amount of expression) of a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme compared to an unmodified strain (e.g., wild strain or parent strain) It may mean that the bacterium has been modified in such a way that both the expression level (ie, the expression amount) of a gene encoding a protein with A ligase activity is increased. Thus, the term "a gene is overexpressed" may be equivalent to the term "the expression of a gene is enhanced or increased" or the term "the expression level of a gene is enhanced or increased." An increase in the expression level of a gene can be measured, for example, as an increase in the expression level of the gene per cell (which may be the average expression level of the gene per cell). In bacteria, the expression level of a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and/or the expression level of a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity per cell is, for example, , may be modified to increase the expression level of the same gene by 150% or more, 200% or more, or 300% or more of the unmodified strain.

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の過
剰発現に関する上述の記載は、これらの遺伝子それぞれに独立に適用され得る。
The above description regarding overexpression of genes encoding proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity and genes encoding proteins with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity applies to each of these genes independently. can be done.

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の両
方を過剰発現するように細菌を改変する方法、および本明細書に記載の細菌においてL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発現を増
強するために用いられ得る方法は、改変のために選択した細菌に依存してよい。遺伝子の過剰発現を達成できる限り、遺伝子を過剰発現するいずれの方法でも利用してよい。よって、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-a
mino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子は
、遺伝子を過剰発現する1つの方法により過剰発現されてもよく、遺伝子を過剰発現する種々の方法により過剰発現されてもよい。
A method of modifying a bacterium to overexpress both a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity, and herein A method that can be used to enhance the expression of a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity in the bacteria described in the book. may depend on the bacteria selected for modification. Any method of overexpressing a gene may be used as long as overexpression of the gene can be achieved. Therefore, a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and 2-a
A gene encoding a protein with mino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity may be overexpressed by one method of overexpressing the gene, or may be overexpressed by a variety of methods of overexpressing the gene.

遺伝子の発現を増強するために使用することができる方法としては、限定するものではないが、遺伝子のコピー数、例えば、細菌の染色体における遺伝子のコピー数および/または細菌に保持された自律複製するプラスミドにおける遺伝子のコピー数、を増加させることが挙げられる。遺伝子のコピー数は、例えば、遺伝子を細菌の染色体に導入すること、および/または、遺伝子を含む自律複製するプラスミドを細菌に導入することにより、増加させることができる。そのような遺伝子のコピー数の増加は、当業者に既知の遺伝子工学的手法により実施できる。 Methods that can be used to enhance the expression of a gene include, but are not limited to, the number of copies of the gene, such as the number of copies of the gene in the bacterial chromosome and/or the autonomous replication carried by the bacterium. One example is increasing the copy number of a gene in a plasmid. The copy number of a gene can be increased, for example, by introducing the gene into the bacterial chromosome and/or by introducing an autonomously replicating plasmid containing the gene into the bacterium. Such an increase in gene copy number can be performed by genetic engineering techniques known to those skilled in the art.

ベクターとしては、限定するものではないが、pMW118/119、pBR322、pUC19等の広宿主
域プラスミドが挙げられる。L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコ
ードする遺伝子および/または2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の複数コピーを、例えば、相同組み換えまたはMuドリブンインテグレーション等によって細菌の染色体DNAに導入することもできる。各遺伝子は、
1コピーのみ導入されてもよく、2コピーまたはそれ以上導入されてもよい。例えば、染色体DNA中に複数のコピーが存在する配列をターゲットとして相同組み換えを実施するこ
とにより、染色体DNAに複数コピーの遺伝子を導入することができる。染色体DNA中に複数のコピーで存在する配列としては、限定するものではないが、レペティティブDNAや転移
因子の末端に存在するインバーテッドリピートが挙げられる。さらに、遺伝子をトランスポゾンに組み込んで転移させることにより、染色体DNAに複数コピーの遺伝子を導入する
ことができる。Mu-driven integrationにより、1度の操作で3コピー以上の遺伝子を染
色体DNAに導入することができる(Akhverdyan V.Z. et al., Biotechnol. (Russian), 2007, 3:3-20)。
Vectors include, but are not limited to, broad host range plasmids such as pMW118/119, pBR322, pUC19. Multiple copies of a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and/or a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity are generated by, for example, homologous recombination or Mu-driven integration. It can also be introduced into the chromosomal DNA of bacteria. Each gene is
Only one copy, two or more copies may be introduced. For example, multiple copies of a gene can be introduced into chromosomal DNA by performing homologous recombination targeting a sequence that exists in multiple copies in chromosomal DNA. Sequences that exist in multiple copies in chromosomal DNA include, but are not limited to, repetitive DNA and inverted repeats that exist at the ends of transposable elements. Furthermore, multiple copies of a gene can be introduced into chromosomal DNA by incorporating the gene into a transposon and transposing it. Mu-driven integration allows three or more copies of a gene to be introduced into chromosomal DNA in a single operation (Akhverdyan VZ et al., Biotechnol. (Russian), 2007, 3:3-20).

本明細書に記載の細菌は、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコ
ードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の導入後にそれらの遺伝子が細菌中に存在するように、それらの遺伝子を過剰発現するように改変することができる。また、細菌は、改変された細菌においてL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質の活性および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質の活性が決定できるように改変するこ
とができる。すなわち、本来的または天然にはL-threonine 3-dehydrogenase活性を有す
るタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を有しないいずれの細菌でも、本明細書に記載されたように、改変された細菌においてL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパ
ク質の活性および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質の活性が決定でき、且つ改変された細菌がトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを生産できるように、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過
剰発現するように改変できる限り、使用され得る。
The bacterium described herein can be used after introduction of a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity. These genes can be modified to overexpress them, as they are present in the cells. Bacteria can also be modified such that the activity of a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and the activity of a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity can be determined in the modified bacterium. In other words, any bacterium that does not naturally or naturally have a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity, As described in the specification, the activity of a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and the activity of a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity can be determined in the modified bacteria, and A gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a protein encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity, allowing bacteria to produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. As long as the gene can be modified to overexpress it, it can be used.

本明細書に記載の細菌は、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコ
ードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を有するように改変されている。L-threonine 3-dehydrogenase活
性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子は、それらの遺伝子が異なる核酸分子上に存在するようにして細菌において過剰発現され得る。あるいは、それらの遺伝子は、それらの遺伝子が1つの核酸分子上に存在するようにして細菌に導入され得る。例えば、L-
threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子は、1つ
の発現ベクターまたは染色体上に存在してよい。あるいは、それらの遺伝子は、2つの異なる発現ベクター上に存在してよい。あるいは、一方の遺伝子が1つの発現ベクター上に存在し、他方の遺伝子が染色体上に存在してよい。
The bacteria described herein have been modified to have a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity. . A gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity are isolated from bacteria in such a way that the genes are present on different nucleic acid molecules. can be overexpressed in Alternatively, the genes can be introduced into bacteria such that the genes are on one nucleic acid molecule. For example, L-
The gene encoding a protein with threonine 3-dehydrogenase activity and the gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity may be present on one expression vector or chromosome. Alternatively, the genes may be present on two different expression vectors. Alternatively, one gene may be on one expression vector and the other gene on the chromosome.

腸内細菌科に属する細菌は本明細書に記載の細菌の一例であるため、腸内細菌科に属する細菌においてL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝
子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現する方法について以下に記載する。
Since bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae are an example of the bacteria described herein, a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a 2-amino-3- A method for overexpressing a gene encoding a protein having oxobutanoate coenzyme A ligase activity will be described below.

腸内細菌科に属する細菌においてL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク
質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現する方法は、同遺伝子を有する核酸(DNA)を腸
内細菌科の細菌に導入することであり得る。核酸(例えば、遺伝子やベクター等)を腸内細菌科の細菌に導入する方法としては、限定するものではないが、当業者に既知の遺伝子工学的手法が挙げられ、特に限定されない。本明細書に記載の細菌にいて、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子は、プラスミド等の
染色体外で自律複製するベクター上に存在し得るし、染色体に組み込まれてもよい。さらに、上述の通り、本明細書に記載の細菌を構築するためには、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme
A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の導入ならびにトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの生産能の付与または増強はいずれの順番でも実施できる。
A method for overexpressing a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity in bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae is This can be done by introducing a nucleic acid (DNA) having the following into Enterobacteriaceae bacteria. Methods for introducing nucleic acids (eg, genes, vectors, etc.) into Enterobacteriaceae bacteria include, but are not particularly limited to, genetic engineering techniques known to those skilled in the art. In the bacteria described herein, the gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and the gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity are extrachromosomal such as a plasmid. It can exist on a vector that replicates autonomously, or it can be integrated into a chromosome. Furthermore, as mentioned above, in order to construct the bacteria described herein, a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme
Introduction of a gene encoding a protein having A ligase activity and imparting or enhancing the ability to produce the tripeptide γ-Glu-Val-Gly can be carried out in any order.

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発
現を増強するために使用することができる他の方法としては、それらの遺伝子の発現制御領域を改変することにより、それらの遺伝子の発現レベルを増加させることが挙げられる。それらの遺伝子の発現制御領域は、例えば、それらの遺伝子の本来(native)の発現制御領域を天然(native)の及び/又は改変された外来の発現制御領域を導入することにより、改変することができる。「発現制御領域」の用語を、「発現制御配列」ともいう。L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質および/または2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子がオペロン構造を形
成している場合、それらの遺伝子の発現を増強するために使用することができる方法としては、それらの遺伝子を有するオペロンの発現制御領域を改変することにより、同オペロンの発現レベルを増加させることが挙げられ、改変は、例えば、同オペロンの本来(native)の発現制御領域を天然(native)の及び/又は改変された外来の発現制御領域で置換することにより実施することができる。この方法では、L-threonine 3-dehydrogenase活
性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を含む、オペロン内の1つまたはそれ以上の遺伝子の発現を同時に増強することができる。
Other methods that can be used to enhance the expression of genes encoding proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity and genes encoding proteins with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity include , increasing the expression level of those genes by modifying their expression control regions. The expression control regions of those genes can be modified, for example, by introducing native and/or modified foreign expression control regions into the native expression control regions of those genes. can. The term "expression control region" is also referred to as "expression control sequence." To enhance the expression of genes encoding proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity and/or 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity when they form an operon structure. Methods that can be used to increase the expression level of an operon containing those genes include, for example, increasing the expression level of the operon by modifying the expression control region of the operon. ) can be carried out by replacing the expression control region of ) with a native and/or modified foreign expression control region. In this method, one or more genes in the operon, including a gene encoding a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity, are expression can be simultaneously enhanced.

発現制御領域としては、プロモーター、エンハンサー、アテニュエーターと終結シグナル、抗終結シグナル、リボソーム結合部位(RBS)、及びその他の発現制御エレメント(
例えば、リプレッサーまたはインデューサーが結合する領域、及び/又は、例えば転写されたmRNA中の転写及び翻訳の制御タンパク質の結合部位)が挙げられる。このような制御領域は、例えばSambrook J., Fritsch E.F. and Maniatis T., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)に記載されている。遺伝子の発現制御領域の改変は、遺伝子のコピー数の増加と組み合わせても
よい(例えば、Akhverdyan V.Z. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871; Tyo K.E.J. et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765を参照)。
Expression control regions include promoters, enhancers, attenuators and termination signals, anti-termination signals, ribosome binding sites (RBS), and other expression control elements (
Examples include regions to which repressors or inducers bind, and/or binding sites for transcription and translation control proteins in transcribed mRNA, for example. Such control regions are described, for example, in Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Modification of the expression control region of a gene may be combined with an increase in the copy number of the gene (e.g. Akhverdyan VZ et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871; Tyo KEJ et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765).

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の発
現を増強するのに適したプロモーターの例としては、それらの遺伝子の本来のプロモーターより強い強力なプロモーターが挙げられる。例えば、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、tacプロモーター、tetプロモーター、araBADプロモーター、rpoH
プロモーター、msrAプロモーター、Pm1プロモーター(Bifidobacterium属由来)、ならびにラムダファージのPRおよびPLプロモーターはいずれも強力なプロモーターとして知られている。腸内細菌科に属する細菌中で高いレベルの遺伝子発現を与える強力なプロモーターを使用することができる。あるいは、プロモーターの効果は、例えば、遺伝子のプロモーター領域に変異を導入することでより強いプロモーター機能を得て、以て、該プロモーターの下流に位置する遺伝子の転写レベルを増加させることにより、増強することができる。さらに、シャイン・ダルガルノ(SD)配列、及び/又はSD配列と開始コドンの間のスペーサー、及び/又はリボソーム結合部位中の開始コドンの直ぐ上流または下流の配列における数個のヌクレオチドの置換がmRNAの翻訳効率に大きく影響することが知られている。例えば、開始コドンに先行する3つのヌクレオチドの性質に依存して、20倍の範囲の発
現レベルが見出されている(Gold L. et al., Annu. Rev. Microbiol., 1981, 35:365-403; Hui A. et al., EMBO J., 1984, 3:623-629)。
Examples of promoters suitable for enhancing the expression of genes encoding proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity and genes encoding proteins with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity include their Examples include strong promoters that are stronger than the original promoter of a gene. For example, lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, tet promoter, araBAD promoter, rpoH
The msrA promoter, the Pm1 promoter (from the genus Bifidobacterium), and the lambda phage PR and PL promoters are all known as strong promoters. Strong promoters can be used that give high levels of gene expression in bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family. Alternatively, the effect of a promoter can be enhanced by, for example, introducing a mutation into the promoter region of a gene to obtain a stronger promoter function, thereby increasing the transcription level of the gene located downstream of the promoter. be able to. Additionally, substitutions of several nucleotides in the Shine-Dalgarno (SD) sequence and/or the spacer between the SD sequence and the start codon, and/or the sequence immediately upstream or downstream of the start codon in the ribosome binding site It is known that it greatly affects translation efficiency. For example, a 20-fold range of expression levels has been found depending on the nature of the three nucleotides preceding the start codon (Gold L. et al., Annu. Rev. Microbiol., 1981, 35:365 -403; Hui A. et al., EMBO J., 1984, 3:623-629).

遺伝子のコピー数、または遺伝子の存在あるいは不在は、例えば、染色体DNAを制限処
理した後、遺伝子配列に基づいたプローブを使用するサザンブロッテイング、または蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)等を行うことにより、測定することができる。
遺伝子発現のレベルは、ノーザンブロッティングや定量的RT-PCR等の様々な周知の方法を使用して遺伝子から転写されたmRNAの量を測定することにより決定することができる。遺伝子によってコードされるタンパク質の量は、SDS-PAGEと、その後のイムノブロッティングアッセイ(ウェスタンブロッティング分析)やタンパク質試料の質量分析等の公知の方法により測定することができる。
The number of copies of a gene, or the presence or absence of a gene, can be determined by, for example, restriction treatment of chromosomal DNA followed by Southern blotting using probes based on the gene sequence, or fluorescence in situ hybridization (FISH). , can be measured.
The level of gene expression can be determined by measuring the amount of mRNA transcribed from the gene using a variety of well-known methods such as Northern blotting and quantitative RT-PCR. The amount of protein encoded by a gene can be measured by known methods such as SDS-PAGE followed by immunoblotting assay (Western blotting analysis) or mass spectrometry of a protein sample.

プラスミドDNAの調製、DNAの切断、DNAの結合、DNAの形質転換、プライマーとしてのオリゴヌクレオチドの選択、変異の導入等の、DNAの組み換え分子の操作及び分子クローニ
ングのための方法は、当業者に周知の通常の方法であってよい。そのような方法は、例えば、Sambrook J., Fritsch E.F. and Maniatis T., “Molecular Cloning: A Laboratory
Manual”, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)、あるいはGreen M.R. and Sambrook J.R., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 4th ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (2012)、Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak and Cheryl L. Patten, “Molecular Biotechnology: principles and applications of recombinant DNA”, 4th ed., Washington, DC, ASM Press (2009)に記載されている。
Methods for recombinant molecular manipulation and molecular cloning of DNA, such as preparation of plasmid DNA, cutting of DNA, ligation of DNA, transformation of DNA, selection of oligonucleotides as primers, introduction of mutations, etc., are within the skill of those skilled in the art. It may be a well-known conventional method. Such methods are described, for example, in Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., “Molecular Cloning: A Laboratory
Manual”, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), or Green MR and Sambrook JR, “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 4th ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (2012), Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak and Cheryl L. Patten, “Molecular Biotechnology: principles and applications of recombinant DNA”, 4th ed., Washington, DC, ASM Press (2009).

組み換えDNAを用いた操作法としては、例えば、形質転換、トランスフェクション、感
染、接合、可動等の従来の方法を含め、任意の方法を用いることができる。タンパク質をコードするDNAを用いた細菌の形質転換、トランスフェクション、感染、接合、または可
動により、当該細菌に当該DNAによりコードされるタンパク質を合成する能力を付与する
ことができる。形質転換、トランスフェクション、感染、接合、および可動の方法としては、任意の方法が挙げられる。例えば、効率的なDNAの形質転換およびトランスフェクシ
ョンのために、E. coliK-12の細胞のDNAに対する透過性が高まるように受容細胞を塩化カルシウムで処理する方法が報告されている(Mandel M. and Higa A., Calcium-dependent
bacteriophage DNA infection, J. Mol. Biol., 1970, 53:159-162)。特殊化および/
または一般化された形質転換の方法が記載されている(Morse M.L. et al., Transductio
n in Escherichia coli K-12, Genetics, 1956, 41(1):142-156; Miller J.H., Experiments in Molecular Genetics. Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor La. Press, 1972)。宿主微生物へのDNAのランダムおよび/または標的化された組み込みのための他の方法、例えば、「Mu-driven integration/amplification」(Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871)、「Red/ET-driven integration」ま
たは「λRed/ET-mediated integration」(Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45; Zhang Y., et al., Nature Genet., 1998, 20:123-128)、を適用できる。さらに、所望の遺伝子の多重挿入のためには、Mu駆動の複製的転移(Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871)や所
望の遺伝子の増幅をもたらすrecA依存性相同組み換えに基づく化学的に誘導可能な染色体進化(Tyo K.E.J. et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765)に加えて、転移、
部位特異的および/または相同的なRed/ET媒介組み換え、および/またはP1媒介一般化形質導入の種々の組み合わせを利用する方法(例えば、Minaeva N. et al., BMC Biotechnology, 2008, 8:63; Koma D. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, 93(2):815-829を参照のこと)を利用できる。
Any manipulation method using recombinant DNA can be used, including conventional methods such as transformation, transfection, infection, conjugation, mobilization, and the like. Transformation, transfection, infection, conjugation, or mobilization of bacteria with DNA encoding a protein can confer upon the bacteria the ability to synthesize the protein encoded by the DNA. Methods of transformation, transfection, infection, conjugation, and mobilization include any method. For example, for efficient DNA transformation and transfection, a method has been reported in which recipient cells are treated with calcium chloride to increase the permeability of E. coli K-12 to cellular DNA (Mandel M. and Higa A., Calcium-dependent
bacteriophage DNA infection, J. Mol. Biol., 1970, 53:159-162). Specialization and/or
Or generalized transformation methods have been described (Morse ML et al., Transductio
n in Escherichia coli K-12, Genetics, 1956, 41(1):142-156; Miller JH, Experiments in Molecular Genetics. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor La. Press, 1972). Other methods for random and/or targeted integration of DNA into host microorganisms, e.g. "Mu-driven integration/amplification" (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857 -871), "Red/ET-driven integration" or "λRed/ET-mediated integration" (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45; Zhang Y ., et al., Nature Genet., 1998, 20:123-128) can be applied. Furthermore, for multiple insertions of desired genes, Mu-driven replicative transposition (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871) and recA-dependent transposition leading to amplification of the desired genes are required. In addition to chemically inducible chromosome evolution based on sexual homologous recombination (Tyo KEJ et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765), translocation,
Methods that utilize various combinations of site-specific and/or homologous Red/ET-mediated recombination and/or P1-mediated generalized transduction (e.g., Minaeva N. et al., BMC Biotechnology, 2008, 8:63 ; Koma D. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, 93(2):815-829).

腸内細菌科に属する細菌以外の細菌種においてL-threonine 3-dehydrogenase活性を有
するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現する方法については、腸内細菌科に属する細菌のために本明細書に記載された方法を参照して準用でき、または当業者に既知の方法を使用できる。さらに、腸内細菌科に属する細菌における遺伝子の過剰発現に適した一般的な方法の使用は、通常の技術の範囲である。さらに、腸内細菌科に属する細菌における遺伝子の過剰発現に適した方法は、適宜改変し他の細菌種において遺伝子を過剰発現するために使用できるし、逆も同様である。よって、本明細書に記載の遺伝子を過剰発現する方法は、事実上、本明細書に記載のいずれの細菌にも適用してよい。
A method for overexpressing a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity in a bacterial species other than those belonging to the Enterobacteriaceae family. For bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family, the methods described herein can be applied mutatis mutandis or methods known to those skilled in the art can be used. Furthermore, the use of general methods suitable for overexpression of genes in bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae is within the ordinary skill in the art. Furthermore, methods suitable for overexpressing genes in bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family can be modified as appropriate and used to overexpress genes in other bacterial species, and vice versa. Thus, the methods of overexpressing genes described herein may be applied to virtually any of the bacteria described herein.

以下、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の変
異体およびL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質の変異体、具体的には
、E. coli固有のそれら変異体、について記載する。そのような遺伝子およびタンパク質
の変異体に関する以下の記載は、E. coli以外の細菌種に固有の遺伝子であってL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子およびコードされるタンパク質や、2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子およびコードされるタンパク質を包含する、いずれの遺伝子およびタンパク質にも準用できる。
The following describes mutants of genes encoding proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity and mutants of proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity, specifically, those mutants unique to E. coli. do. The following description of such gene and protein variants refers to genes and encoded proteins that are unique to bacterial species other than E. coli and encode proteins that have L-threonine 3-dehydrogenase activity; It can be applied mutatis mutandis to any gene and protein, including genes encoding and encoded proteins for proteins having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity.

細菌の科、属、種、または株間でDNA配列に相違があり得る。従って、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子は、配列番号1に示す塩基配列
を有する遺伝子に限定されず、配列番号1の変異体塩基配列を有し、且つL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を包含してもよい。同様に、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質は、配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質に限定されず、配列番号2の変異体アミノ酸配列を有し、且つL-threonine 3-dehydrogenase活性を有する遺伝子を包含してもよい。そのような変異体塩基配列または変異体アミノ酸配列としては、上記例示したL-threonine 3-dehydrogenase活性を有
するタンパク質をコードする遺伝子または上記例示したL-threonine 3-dehydrogenase活
性を有するタンパク質のホモログや人為的改変体が挙げられる。
There can be differences in DNA sequences between bacterial families, genera, species, or strains. Therefore, genes encoding proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity are not limited to genes having the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, but genes having the mutant base sequence of SEQ ID NO: 1 and L-threonine 3-dehydrogenase activity. - A gene encoding a protein having dehydrogenase activity may be included. Similarly, proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity are not limited to proteins having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, but proteins having the mutant amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having L-threonine 3-dehydrogenase activity. It may also include genes having the following. Examples of such mutant base sequences or mutant amino acid sequences include genes encoding proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity as exemplified above, homologues of proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity as exemplified above, and artificial genes. Variants include.

「変異体タンパク質」の用語は、配列番号2の変異体アミノ酸配列を有するタンパク質
を意味し得る。
The term "variant protein" may refer to a protein having a variant amino acid sequence of SEQ ID NO:2.

「変異体タンパク質」の用語は、具体的には、配列番号2に示すアミノ酸配列と比較し
て、1または数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、及び/又は付加のいずれであるに
せよ、1つまたはそれ以上の変異を配列中に有するタンパク質であって、本明細書に記載
のL-threonine 3-dehydrogenase活性が維持されているか、その三次元構造が非改変型タ
ンパク質(例えば、配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、等)に対して有
意には変更されていないタンパク質を意味し得る。変異体タンパク質中の変異の数は、タンパク質の三次元構造中のアミノ酸残基の位置またはアミノ酸残基の種類による。変異体タンパク質中の変更の数は、厳密に限定されるものではないが、配列番号2において1~50、別の例では1~30、別の例では1~15、別の例では1~10、あるいは別の例では1~5であ
ってよい。これは、アミノ酸は互いに高い相同性を有し得るものであり、それらアミノ酸間の変異によっては、タンパク質の活性が影響されないか、タンパク質の三次元構造が非改変型タンパク質に対して有意には変化しないから可能である。従って、変異体タンパク質は、L-threonine 3-dehydrogenase活性が維持されているか、タンパク質の三次元構造
が非改変型タンパク質(例えば、配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、等
)に対して有意には変更されていない限り、配列番号2のアミノ酸配列全体に対して60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、98%以上、あるいは99%以上の、コンピュータプログラムBLASTを使用する際のパラメーター「同一性」として定義される相同性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質であってよい。
Specifically, the term "variant protein" refers to a substitution, deletion, insertion, and/or addition of one or several amino acid residues compared to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. In any case, a protein with one or more mutations in its sequence that retains the L-threonine 3-dehydrogenase activity described herein or whose three-dimensional structure is similar to that of an unmodified protein (e.g. , a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, etc.). The number of mutations in a mutant protein depends on the position of the amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein or the type of amino acid residue. The number of changes in the variant protein is not strictly limited, but may range from 1 to 50 in SEQ ID NO:2, in another example 1 to 30, in another example 1 to 15, in another example 1 to 50. It may be 10, or in another example 1-5. This is because amino acids can have high homology with each other, and mutations between these amino acids either do not affect protein activity or do not significantly change the three-dimensional structure of the protein compared to the unmodified protein. It's possible because you don't. Therefore, the mutant protein is determined whether the L-threonine 3-dehydrogenase activity is maintained or the three-dimensional structure of the protein is significantly different from that of the unmodified protein (for example, a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2). 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more of the entire amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, unless changed to It may be a protein having an amino acid sequence with a homology of 98% or more, alternatively 99% or more, defined as the parameter "identity" when using the computer program BLAST.

1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、及び/又は付加の例としては、保存的変異が挙げられる。保存的変異の代表的なものは保存的置換であり得る。保存的置換は、限定するものではないが、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe、Trp、Tyr間で、置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Ala、Leu、Ile、Val間で、置換部位
が親水性アミノ酸である場合にはGlu、Asp、Gln、Asn、Ser、His、Thr間で、置換部位が
極性アミノ酸である場合には、Gln、Asn間で、置換部位が塩基性アミノ酸である場合にはLys、Arg、His間で、置換部位が酸性アミノ酸である場合には、Asp、Glu間で、置換部位
がヒドロキシル基を有するアミノ酸である場合には、Ser、Thr間で、互いに置換する置換である。保存的置換の例としては、AlaからSerまたはThrへの置換、ArgからGln、HisまたはLysへの置換、AsnからGlu、Gln、Lys、HisまたはAspへの置換、AspからAsn、GluまたはGlnへの置換、CysからSerまたはAlaへの置換、GlnからAsn、Glu、Lys、His、AspまたはArgへの置換、GluからAsn、Gln、LysまたはAspへの置換、GlyからProへの置換、HisからAsn、Lys、Gln、ArgまたはTyrへの置換、IleからLeu、Met、ValまたはPheへの置換、LeuからIle、Met、ValまたはPheへの置換、LysからAsn、Glu、Gln、HisまたはArgへの置換、Met
からIle、Leu、ValまたはPheへの置換、PheからTrp、Tyr、Met、IleまたはLeuへの置換、SerからThrまたはAlaへの置換、ThrからSerまたはAlaへの置換、TrpからPheまたはTyrへ
の置換、TyrからHis、PheまたはTrpへの置換、及びValからMet、IleまたはLeuへの置換が挙げられる。
1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、及び/又は付加の例としては、非保存的変異も挙げられるが、ただし、その変異は、アミノ酸配列の異なる位置の1つまた
はそれ以上の第2の変異により、L-threonine 3-dehydrogenase活性が維持されるか、あるいは非改変型タンパク質(例えば、配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
等)に対してタンパク質の三次元構造が有意には変更されないように、補償されるものである。
Examples of substitutions, deletions, insertions, and/or additions of one or several amino acid residues include conservative mutations. Representative conservative variations may be conservative substitutions. Conservative substitutions include, but are not limited to, when the substitution site is an aromatic amino acid, Phe, Trp, Tyr, and when the substitution site is a hydrophobic amino acid, it is between Ala, Leu, Ile, between Val, between Glu, Asp, Gln, Asn, Ser, His, and Thr when the substitution site is a hydrophilic amino acid; between Gln and Asn when the substitution site is a polar amino acid; When the substitution site is a basic amino acid, it is between Lys, Arg, and His. When the substitution site is an acidic amino acid, it is between Asp and Glu. When the substitution site is an amino acid having a hydroxyl group, it is between Ser, This is a substitution that replaces each other between Thr. Examples of conservative substitutions are Ala to Ser or Thr, Arg to Gln, His or Lys, Asn to Glu, Gln, Lys, His or Asp, Asp to Asn, Glu or Gln. , Cys to Ser or Ala, Gln to Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, Glu to Asn, Gln, Lys or Asp, Gly to Pro, Substitution of His with Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr, Substitution of Ile with Leu, Met, Val or Phe, Substitution of Leu with Ile, Met, Val or Phe, Substitution of Lys with Asn, Glu, Gln, His or substitution to Arg, Met
to Ile, Leu, Val or Phe, Phe to Trp, Tyr, Met, Ile or Leu, Ser to Thr or Ala, Thr to Ser or Ala, Trp to Phe or Tyr , Tyr to His, Phe or Trp, and Val to Met, Ile or Leu.
Examples of substitutions, deletions, insertions, and/or additions of one or several amino acid residues also include non-conservative mutations, provided that the mutations occur at one or more different positions of the amino acid sequence. By the above second mutation, L-threonine 3-dehydrogenase activity is maintained or an unmodified protein (for example, a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2,
etc.), the three-dimensional structure of the protein is compensated so that it does not change significantly.

タンパク質またはDNAの相同性の程度を評価するためには、いくつかの計算方法、例え
ばBLAST検索、FASTA検索、及びClustalW法を使用することができる。BLAST(Basic Local
Alignment Search Tool, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)検索は、プログラムblastp、blastn、blastx、megablast、tblastn、及びtblastxにより使用される発見的探索アルゴリズムであり、これらのプログラムは、Karlin S.及びAltschul S.F.の統計学的方法 (“Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features
by using general scoring schemes” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87:2264-22
68; “Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences”. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90:5873-5877)を使用して、有意
性を発見物に帰着させるものである。コンピュータプログラムBLASTは3つのパラメーター、すなわち、スコア、同一性、及び類似性、を計算する。FASTA検索法は、Pearson W.R.
により記載されている(“Rapid and sensitive sequence comparison with FASTP and FASTA”, Methods Enzymol., 1990, 183:63-98)。ClustalW法は、Thompson J.D. et al.
によって記載されている(“CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice”, Nucleic Acids Res., 1994, 22:4673-4680)。本明細書において、「相同性(homology)」の用語は、アミノ酸配列または塩基配列間の同一性である「同一性(identity)」を意味してよい。2つの配列間の配列同一性は、2つの配列を最大のアラインメントが得られるように整列したときに2つの配列間で一致する残基の比率として算出される。なお、アミノ酸配列間の「同一性」とは、具体的には、特記しない限り、blastpによりデフォルト設定のScoring Parameters(Matrix:BLOSUM62;Gap Costs:Existence=11, Extension=1;Compositional Adjustments:Conditional compositional score matrix adjustment)を用いて算出される同一性を意味してよい。また、塩基配列間の「同一性」とは、具体的には、特記しない限り、blastnによりデフォルト設定のScoring Parameters(Match/Mismatch Scores=1,-2;Gap Costs=Linear)を用いて算出される同一性を意味してよい。
Several computational methods can be used to assess the degree of protein or DNA homology, such as BLAST searches, FASTA searches, and the ClustalW method. BLAST (Basic Local
Alignment Search Tool, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) search is a heuristic search algorithm used by the programs blastp, blastn, blastx, megablast, tblastn, and tblastx, which are “Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features”
by using general scoring schemes” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87:2264-22
68; “Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences”. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90:5873-5877) to attribute significance to findings. be. The computer program BLAST calculates three parameters: score, identity, and similarity. The FASTA search method is based on Pearson WR
(“Rapid and sensitive sequence comparison with FASTP and FASTA”, Methods Enzymol., 1990, 183:63-98). The ClustalW method was developed by Thompson JD et al.
(“CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice”, Nucleic Acids Res., 1994, 22:4673-4680). As used herein, the term "homology" may mean "identity" which is the identity between amino acid sequences or base sequences. Sequence identity between two sequences is calculated as the proportion of residues that match between the two sequences when the two sequences are aligned for maximum alignment. Note that "identity" between amino acid sequences specifically refers to the default Scoring Parameters (Matrix: BLOSUM62; Gap Costs: Existence = 11, Extension = 1; Compositional Adjustments: Conditional compositional It may mean the sameness calculated using the score matrix adjustment). Furthermore, unless otherwise specified, "identity" between base sequences is calculated by blastn using the default Scoring Parameters (Match/Mismatch Scores = 1, -2; Gap Costs = Linear). It may mean the sameness.

「変異体塩基配列」の用語は、標準遺伝子暗号表(例えば、Lewin B., “Genes VIII”, 2004, Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ 07458を参照)による任意
の同義のアミノ酸コドンを使用して配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質等
のL-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする塩基配列を意味し
得る。従って、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝
子は、遺伝暗号の縮重による変異体塩基配列を有する遺伝子であり得る。
The term “variant sequence” refers to any synonymous amino acid codon according to the Standard Genetic Code Book (see, e.g., Lewin B., “Genes VIII”, 2004, Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ 07458). can be used to mean a base sequence encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity, such as a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2. Therefore, a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity may be a gene having a mutant base sequence due to the degeneracy of the genetic code.

また、「変異体塩基配列」の用語は、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタン
パク質をコードする限り、配列番号1に示す配列に相補的な塩基配列と、または該塩基配
列から調製し得るプローブと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能な塩基配列も意味し得る。「ストリンジェントな条件」の用語は、特異的なハイブリッド、例えばコンピュータプログラムBLASTを使用する場合のパラメーター「同一性」として定義され
る相同性が60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、または99%以上のハイブリッド、が形成され、非特異的なハイブリッド、例えば上記より相同性が低いハイブリッド、が形成されない条件を包含し得る。ストリンジェントな条件としては、例えば、1×SSC(標準クエン酸ナトリウムまたは標準塩化ナトリウム)、0.1% SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)の塩濃度で60℃において、0.1×SSC、0.1% SDSの塩濃度で60℃において、または0.1×SSC、0.1% SDSの塩濃度で65℃において1回以上、別の例では2または3回洗浄する条件が挙げられる。洗浄時間は、ブロッティングに使用されたメンブレンの種類に依存し得るが、一般的には製造者により推奨されるものとすべきである。例えば、Amersham HybondTM-N+正荷電ナイロンメンブレン(GE Healthcare)のストリンジェントな条件下での推奨洗浄時間は15分である。洗浄
工程は2または3回行うことができる。プローブとしては、配列番号1に示す配列に相補
的な配列の一部を使用してもよい。そのようなプローブは、配列番号1に示す配列に基づ
いて調製されたオリゴヌクレオチドをプライマーとして使用し、プローブとして使用され得る塩基配列を含むDNA断片を鋳型として使用するPCR(polymerase chain reaction;White T.J. et al., The polymerase chain reaction, Trends Genet., 1989, 5:185-189を
参照のこと)によって調製することができる。プローブの長さは、50 bpを超えることが
推奨されるが、ハイブリゼーション条件により適切に選択することができ、通常100 bp
~1 kbpである。例えば、約300 bpの長さを有するDNA断片をプローブとして使用する場合
、ハイブリダイゼーション後の洗浄条件は、例えば、50℃、60℃、または65℃における2
×SSC、0.1%SDSの条件であり得る。
In addition, the term "variant base sequence" refers to a base sequence complementary to the sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a probe that can be prepared from the base sequence, as long as it encodes a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity. It can also mean a base sequence that can hybridize under stringent conditions. The term "stringent conditions" refers to specific hybrids, e.g. when using the computer program BLAST, the parameter "identity" is defined as homology of 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more hybrids are formed, and non-specific hybrids, e.g. It may include conditions under which hybrids with low homology are not formed. Stringent conditions include, for example, 1× SSC (standard sodium citrate or standard sodium chloride) and 0.1% SDS (sodium dodecyl sulfate) at 60°C; Conditions include washing at 60°C or at 65°C with a salt concentration of 0.1×SSC, 0.1% SDS one or more times, and in other examples two or three times. Washing times may depend on the type of membrane used for blotting, but should generally be as recommended by the manufacturer. For example, the recommended washing time under stringent conditions for Amersham Hybond -N+ positively charged nylon membrane (GE Healthcare) is 15 minutes. The washing step can be carried out two or three times. As a probe, a portion of a sequence complementary to the sequence shown in SEQ ID NO: 1 may be used. Such probes are produced by PCR (polymerase chain reaction; White TJ et al., The polymerase chain reaction, Trends Genet., 1989, 5:185-189). The length of the probe is recommended to be greater than 50 bp, but can be chosen appropriately depending on the hybridization conditions, and is usually 100 bp.
~1 kbp. For example, if a DNA fragment with a length of approximately 300 bp is used as a probe, the post-hybridization wash conditions may be, for example,
×SSC, 0.1% SDS conditions can be used.

「変異体塩基配列」の用語は、変異体タンパク質をコードする塩基配列も意味し得る。 The term "variant base sequence" can also mean a base sequence encoding a mutant protein.

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードするE. coli固有の遺伝子の塩基配列は既に解明されている(上記参照)ので、L-threonine 3-dehydrogenase活
性を有するタンパク質をコードするE. coli固有の遺伝子またはその変異体塩基配列は、E. coliのDNAとE. coli固有のtdh遺伝子の塩基配列に基づいて調製したオリゴヌクレオチ
ドプライマーを用いたPCRによるE. coliからのクローニングにより、tdh遺伝子を含むDNAを例えばヒドロキシルアミンでin vitro処理する突然変異法またはtdh遺伝子有するE. coliを紫外線(UV)照射もしくはそのような処理に通常用いられるN-メチル-N'-ニトロ-ニ
トロソグアニジン(NTG)や亜硝酸等の変異剤で処理する突然変異法により、または全長
遺伝子構造物として化学合成することにより、取得できる。L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする他の生物(E. coli以外の腸内細菌科の細菌、等)に固有の遺伝子またはその変異体塩基配列も同様に取得できる。
The base sequence of the E. coli-specific gene that encodes a protein with L-threonine 3-dehydrogenase activity has already been elucidated (see above). The unique gene or its variant base sequence is cloned from E. coli by PCR using E. coli DNA and oligonucleotide primers prepared based on the base sequence of the E. coli-specific tdh gene. Mutagenesis methods involve in vitro treatment of DNA containing the tdh gene, for example with hydroxylamine, or ultraviolet (UV) irradiation of E. coli containing the tdh gene or N-methyl-N'-nitro-nitrosoguanidine (NTG), which is commonly used for such treatments. ) or nitrous acid, or by chemical synthesis as a full-length gene construct. Genes specific to other organisms (such as Enterobacteriaceae bacteria other than E. coli) that encode proteins having L-threonine 3-dehydrogenase activity or their mutant base sequences can be similarly obtained.

遺伝子(例えば、「非改変遺伝子」)およびタンパク質(例えば、「非改変タンパク質」)を参照する際の「非改変(non-modified)」の用語(これは、「生来の(native)」、「天然の(natural)」、または「野生型(wild-type)」の用語と同等であり得る)は、それぞれ、生物において、具体的には、細菌の非改変株、例えば、腸内細菌科の細菌の野生株(例えば、E. coli MG1655株 (ATCC 47076)、E. coli W3110株 (ATCC 27325)、P. ananatis AJ13355株(FERM BP-6614)、等)において、天然に存在し、天然に発現し、且つ/又は天然に生成する生来の遺伝子および生来のタンパク質を意味し得る。非改変遺伝子は、非改変タンパク質をコードし得る。 The term "non-modified" when referring to genes (e.g., "non-modified genes") and proteins (e.g., "non-modified proteins"); ``natural'' or ``wild-type,'' which may be equivalent to the terms ``natural'' or ``wild-type,'' respectively, refers to an organism, specifically an unmodified strain of bacteria, e.g., Enterobacteriaceae. Naturally occurring in wild strains of bacteria (e.g., E. coli strain MG1655 (ATCC 47076), E. coli strain W3110 (ATCC 27325), P. ananatis strain AJ13355 (FERM BP-6614), etc.) It can refer to native genes and proteins that are expressed and/or naturally produced. An unmodified gene may encode an unmodified protein.

特定の生物種、例えば、細菌種等、に固有のタンパク質または核酸に言及する際の「固有の(native to)」の用語は、当該種に固有のタンパク質または核酸を意味し得る。す
なわち、特定の種に固有のタンパク質または核酸は、それぞれ、当該種に天然に存在するタンパク質または核酸を意味し得る。特定の種に固有のタンパク質または核酸は、当該種から単離でき、当業者に知られた方法により配列解析できる。さらに、タンパク質または核酸が存在する種からそれぞれ単離されたタンパク質または核酸のアミノ酸配列または塩基配列は容易に決定することができるので、タンパク質または核酸に言及する際の「固有の」の用語は、得られるタンパク質または核酸のアミノ酸配列または塩基配列が当該種に天然に存在するタンパク質または核酸のアミノ酸配列または塩基配列と同一である限り、任意の手段、例えば、組み換えDNA技術を含む遺伝子工学的手法または化学合成法等、に
より得られるタンパク質または核酸も意味し得る。「タンパク質」の用語は、限定されるものではないが、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、酵素等を包含し得る。「核酸」の用語は、デオキシリボ核酸(DNA)やリボ核酸(RNA)を包含し得
、限定されるものではないが、特に、プロモーター、アテニュエーター、ターミネーター等を含む調節配列、遺伝子、遺伝子間配列、シグナルペプチド、タンパク質のプロ部位、人工アミノ酸配列等をコードする配列を包含し得る。アミノ酸配列および塩基配列ならびに様々な種に固有のそれらのホモログの具体例は、本明細書に記載する。E. coli固有の
タンパク質として、具体的には、配列番号2と4に示すアミノ酸配列をそれぞれ有するTDH
とKBLが挙げられる。E. coli固有の遺伝子として、具体的には、配列番号1と3に示す塩基配列をそれぞれ有するtdhとkbl遺伝子が挙げられる。
The term "native to" when referring to a protein or nucleic acid that is native to a particular biological species, such as a bacterial species, can mean a protein or nucleic acid that is native to that species. That is, a protein or nucleic acid unique to a particular species may refer to a protein or nucleic acid, respectively, that is naturally occurring in that species. Proteins or nucleic acids specific to a particular species can be isolated from that species and sequenced by methods known to those skilled in the art. Furthermore, since the amino acid or base sequence of a protein or nucleic acid isolated from the species in which the protein or nucleic acid exists, respectively, can be readily determined, the term "unique" when referring to a protein or nucleic acid Any means, such as genetic engineering techniques including recombinant DNA technology or It can also refer to proteins or nucleic acids obtained by chemical synthesis methods and the like. The term "protein" may include, but is not limited to, peptides, oligopeptides, polypeptides, proteins, enzymes, and the like. The term "nucleic acid" may include deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA), and in particular, regulatory sequences, genes, intergenic sequences, including promoters, attenuators, terminators, etc. It may include sequences encoding sequences, signal peptides, pro-sites of proteins, artificial amino acid sequences, and the like. Specific examples of amino acid and base sequences and their homologs specific to various species are described herein. Specifically, as a protein specific to E. coli, TDH has the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2 and 4, respectively.
and KBL. Specific examples of E. coli-specific genes include the tdh and kbl genes, which have the base sequences shown in SEQ ID NOs: 1 and 3, respectively.

発現の下方制御(すなわち、発現の弱化)または遺伝子の過剰発現のいずれかにより発現が変更される他の遺伝子もあり、そのような変更は、本明細書に記載の細菌の培養時のトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの生産に正の効果があり得る。細菌は、そのような変更を有
するように改変されていてよい。細菌は、具体的には、そのような変更のいずれか1つまたはいずれかの組み合わせを有するように改変されていてよい。
There are also other genes whose expression is altered either by downregulation of expression (i.e., attenuation of expression) or by overexpression of the gene, and such alterations may be caused by the addition of tripeptides during cultivation of the bacteria described herein. There may be a positive effect on the production of γ-Glu-Val-Gly. Bacteria may be modified to have such changes. The bacteria may specifically be modified to have any one or any combination of such modifications.

「細菌が遺伝子の発現が弱化するように改変されている」の用語は、改変された細菌において、非改変株と比較して、対応する遺伝子産物の総活性が低下するように、あるいは遺伝子の発現レベル(すなわち発現量)が低下するように、細菌が改変されていることを意味し得る。細菌は、標的遺伝子にコードされるタンパク質の細胞あたりの活性が、例えば、非改変株における同タンパク質の活性の50%以下、20%以下、10%以下、5%以下、また
は0%に低下するように改変されてよい。細菌は、標的遺伝子の細胞あたりの発現レベルが、例えば、非改変株における同遺伝子の発現レベルの50%以下、20%以下、10%以下、5%以
下、または0%に低下するように改変されてよい。
The term "a bacterium has been modified in such a way that the expression of a gene is attenuated" means that in the modified bacterium, the total activity of the corresponding gene product is reduced compared to the unmodified strain, or the expression of a gene is It can mean that the bacterium has been modified such that the level of expression (ie, the amount of expression) is reduced. In bacteria, the activity per cell of the protein encoded by the target gene is reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of the activity of the same protein in the unmodified strain. It may be modified as follows. Bacteria are modified so that the expression level of the target gene per cell is reduced to, for example, 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of the expression level of the same gene in the unmodified strain. It's okay to be.

L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の過
剰発現に関する上述の記載は、他の遺伝子にも準用できる。
The above description regarding overexpression of a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity can be applied mutatis mutandis to other genes.

遺伝子の発現を弱化する、または遺伝子を過剰発現する具体的な方法は、当業者に周知である。遺伝子の発現弱化は、例えば、遺伝子を破壊または欠失することにより達成できる。遺伝子の過剰発現は、例えば、L-threonine 3-dehydrogenase活性を有するタンパク
質をコードする遺伝子および2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase活性を有するタンパク質をコードする遺伝子の過剰発現と同様に達成できる。
Specific methods of attenuating gene expression or overexpressing genes are well known to those skilled in the art. Attenuation of gene expression can be achieved, for example, by disrupting or deleting the gene. Overexpression of genes can be achieved in the same manner as, for example, overexpression of genes encoding proteins with L-threonine 3-dehydrogenase activity and genes encoding proteins with 2-amino-3-oxobutanoate coenzyme A ligase activity.

そのような変更としては、グリシン分解を防止する酵素やグルタミン酸生合成を増大させる酵素をコードする遺伝子の発現を弱化することが挙げられる。これらの変更は、gcvP遺伝子の発現を弱化することやsucABオペロン遺伝子の発現を弱化することを包含し得る
。gcvP遺伝子は、グリシンの開裂系の構成要素をコードしており、それはグリシンの脱炭酸反応によるグリシン分解を防止する(Yishai et al., ACS Synth Biol. 2017;6(9):1722-1731)。sucAB遺伝子は、2-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ(2-ketoglutarate dehydrogenase;KGDH)の2つのサブユニットをコードする。sucAB遺伝子の発現弱化(例えば
、同遺伝子にコードされるタンパク質の活性の低下)により、KGDH活性が低下し得る。例えば、sucAB遺伝子の発現弱化によりKGDH活性が60%低下し、以てグルタミン酸蓄積が3倍に増大したことが報告されている(US 7,604,979 B2)。KGDH活性の低下は、グルタミン
酸合成における正の影響によりγ-Glu-Val-Gly生産に有効である。
Such changes include attenuating the expression of genes encoding enzymes that prevent glycine degradation or increase glutamate biosynthesis. These changes may include attenuating expression of the gcvP gene and attenuating expression of the sucAB operon gene. The gcvP gene encodes a component of the glycine cleavage system, which prevents glycine degradation through glycine decarboxylation (Yishai et al., ACS Synth Biol. 2017;6(9):1722-1731) . The sucAB gene encodes two subunits of 2-ketoglutarate dehydrogenase (KGDH). KGDH activity can be reduced by weakening the expression of the sucAB gene (eg, reducing the activity of the protein encoded by the gene). For example, it has been reported that attenuated expression of the sucAB gene reduced KGDH activity by 60%, leading to a three-fold increase in glutamate accumulation (US 7,604,979 B2). Reducing KGDH activity is beneficial for γ-Glu-Val-Gly production due to its positive impact on glutamate synthesis.

そのような変更としては、L-バリンの生産に関与するタンパク質やトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの排出に関与するタンパク質をコードする遺伝子の過剰発現も挙げられる。これらの変更は、ilvGMEDAオペロン遺伝子(U.S. Patent No. 5,998,178 A)やtolC遺伝子の
過剰発現を包含し得る。tolC遺伝子は、種々の三方向排出複合体(tripartite efflux complexes)の外膜タンパク質をコードする(Benz R. et al., TolC of Escherichia coli functions as an outer membrane channel, Zentralbl. Bakteriol., 1993, 278(2-3):187-196)。ilvGMEDAオペロンは、ilvG遺伝子にコードされるアセトヒドロキシ酸シンター
ゼII(acetohydroxylic acid synthase II;AHAS II)の活性の再生をもたらす変異を有
するilvG遺伝子を含み得る(Russian Patent No. 2212447 C2; U.S. Patent No. 9,896,704 B2)。
Such changes also include overexpression of genes encoding proteins involved in the production of L-valine and proteins involved in the excretion of the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. These changes may include overexpression of the ilvGMEDA operon gene (US Patent No. 5,998,178 A) or the tolC gene. The tolC gene encodes the outer membrane proteins of various tripartite efflux complexes (Benz R. et al., TolC of Escherichia coli functions as an outer membrane channel, Zentralbl. Bakteriol., 1993, 278 (2-3):187-196). The ilvGMEDA operon may include an ilvG gene with mutations that result in regeneration of the activity of acetohydroxylic acid synthase II (AHAS II) encoded by the ilvG gene (Russian Patent No. 2212447 C2; US Patent No. 9,896,704 B2).

細菌は、本発明の範囲から逸脱することなく、上記のような性質に加えて、様々な栄養要求性、薬物耐性、薬物感受性、薬物依存性等の特定の性質を有することができる。 Bacteria can have specific properties in addition to those described above, such as various auxotrophies, drug resistance, drug sensitivity, drug dependence, etc., without departing from the scope of the invention.

2.方法
細菌を用いてトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを製造する本明細書に記載の方法は、前記細
菌を培養培地で培養(cultivating(culturingともいう))してγ-Glu-Val-Glyを培養培地もしくは菌体、またはその両者中に生成させ、排出もしくは分泌させ、且つ/又は蓄積させる工程と、培養培地及び/又は菌体からγ-Glu-Val-Glyを回収する工程を含む。同方法は、任意で(optionally)、培養培地及び/又は菌体から対象のトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを精製する工程を含み得る。γ-Glu-Val-Glyは、上記のような形態で製造され得る。γ-Glu-Val-Glyは、特に、遊離形態、もしくはその塩、またはそれらの混合物として製造され得る。例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等の塩が、前記方法により製造され得る。これは、アミノ酸が発酵条件下で、互いに、あるいは無機または有機の酸またはアルカリ性物質等の中和剤と、典型的な酸塩基中和反応により反応して塩を生成し得ることから可能であり、これは当業者に明らかなアミノ酸の化学的特徴である。
2. Method The method described herein for producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly using bacteria involves cultivating the bacteria in a culture medium (culturing) to produce γ-Glu-Val-Gly. The method includes a step of producing, excreting or secreting, and/or accumulating γ-Glu-Val-Gly in a culture medium or cells, or both, and a step of recovering γ-Glu-Val-Gly from the culture medium and/or cells. The method may optionally include the step of purifying the tripeptide γ-Glu-Val-Gly of interest from the culture medium and/or the bacterial cells. γ-Glu-Val-Gly can be produced in the form described above. γ-Glu-Val-Gly can be produced in particular in free form or as a salt thereof or as a mixture thereof. For example, salts such as sodium salts, potassium salts, ammonium salts, etc. can be produced by the method described above. This is possible because amino acids can react under fermentation conditions with each other or with neutralizing agents such as inorganic or organic acids or alkaline substances to form salts through typical acid-base neutralization reactions. , this is a chemical characteristic of amino acids that is clear to those skilled in the art.

細菌の培養、ならびに培地等からのトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの回収および任意で精製は、微生物を使用してL-アミノ酸を製造する従来の発酵法と同様に実施することができる。培養培地は、炭素源、窒素源、硫黄源、リン源、無機イオン、並びにその他の有機及び無機成分を必要に応じて含む典型的な培地等の、合成培地あるいは天然培地でよい。炭素源としては、グルコース、シュクロース、ラクトース、ガラクトース、フルクトース、アラビノース、マルトース、キシロース、トレハロース、リボース、澱粉加水分解物等の糖類、エタノール、グリセロール、マンニトール、ソルビトール等のアルコール、グルコン酸、フマル酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸等の有機酸、および脂肪酸等を使用することができる。窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、大豆加水分解物等の有機窒素、アンモニアガス、およびアンモニア水等を使用することができる。さらに、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、麦芽エキス、およびコーンスティープリカー等も使用することができる。培地は、これらの窒素源の1種またはそれ以上を含むことができる。硫黄源としては、硫酸アンモニウム、
硫酸マグネシウム、硫酸鉄、硫酸マンガン等が挙げられる。培地は、炭素源、窒素源、及び硫黄源に加えて、リン源を含んでもよい。リン源としては、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、ピロ燐酸等のリン酸ポリマー等を使用することができる。ビタミンB1、ビタミンB2、ビタミンB6、ニコチン酸、ニコチンアミド、ビタミンB12等のビタミン
や、その他の必要物質、例えばアデニン、RNA等の核酸、アミノ酸、ペプトン、カザミノ
酸、酵母エキス等の有機栄養素等を、適当量(痕跡量であってもよい)存在させることができる。これら以外に、必要であれば、少量のリン酸カルシウム、鉄イオン、マンガンイオン等を加えてもよい。
Cultivation of the bacteria and recovery and optional purification of the tripeptide γ-Glu-Val-Gly from the medium etc. can be carried out in the same manner as conventional fermentation methods for producing L-amino acids using microorganisms. The culture medium may be a synthetic or natural medium, such as typical media containing carbon sources, nitrogen sources, sulfur sources, phosphorous sources, inorganic ions, and other organic and inorganic components as required. Carbon sources include sugars such as glucose, sucrose, lactose, galactose, fructose, arabinose, maltose, xylose, trehalose, ribose, starch hydrolysates, alcohols such as ethanol, glycerol, mannitol, and sorbitol, gluconic acid, and fumaric acid. , organic acids such as citric acid, malic acid, and succinic acid, fatty acids, and the like can be used. As the nitrogen source, inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium phosphate, organic nitrogen such as soybean hydrolyzate, ammonia gas, ammonia water, and the like can be used. Furthermore, peptone, yeast extract, meat extract, malt extract, corn steep liquor, etc. can also be used. The medium can contain one or more of these nitrogen sources. As a sulfur source, ammonium sulfate,
Examples include magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, and the like. The medium may include a phosphorus source in addition to carbon, nitrogen, and sulfur sources. As the phosphorus source, phosphoric acid polymers such as potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, pyrophosphoric acid, etc. can be used. Vitamins such as vitamin B1, vitamin B2, vitamin B6, nicotinic acid, nicotinamide, and vitamin B12, as well as other necessary substances, such as adenine, nucleic acids such as RNA, amino acids, peptones, casamino acids, and organic nutrients such as yeast extract. , may be present in appropriate amounts (even trace amounts). In addition to these, small amounts of calcium phosphate, iron ions, manganese ions, etc. may be added if necessary.

培養は、トリペプチドγ-Glu-Val-Glyの製造法で選択した細菌の培養に適した条件で実施することができる。例えば、培養は、好気的条件下で16~72時間、または32~48時間実施することができる。培養中の培養温度は、30~45℃、または30~37℃の範囲内に制御することができる。pHは、5~8の間、または6~7.5の間に調節することができる。pHは、無機もしくは有機の酸性またはアルカリ性物質、例えば、尿素、炭酸カルシウム、またはアンモニアガス、を使用することにより調節することができる。 Cultivation can be carried out under conditions suitable for culturing the bacteria selected in the method for producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly. For example, culturing can be carried out under aerobic conditions for 16-72 hours, or 32-48 hours. The culture temperature during culture can be controlled within the range of 30 to 45°C or 30 to 37°C. The pH can be adjusted between 5 and 8, or between 6 and 7.5. pH can be adjusted by using inorganic or organic acidic or alkaline substances, such as urea, calcium carbonate, or ammonia gas.

培養後、培養培地からトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを回収することができる。具体的には、菌体外に存在するトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを培養培地から回収することができる。また、培養後、菌体からトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを回収することができ、具体的には、菌体を破砕し、菌体や菌体破砕懸濁物(細胞デブリともいう)等の固形分を除去して上清を取得し、上清からトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを回収することができる。菌体の破砕は、例えば、高周波音波を用いた超音波破砕等の周知の方法により実施することができる。固形分の除去は、例えば、遠心分離または膜ろ過により実施することができる。培養培地や上清等からのトリペプチドγ-Glu-Val-Glyの回収は、例えば、濃縮、晶析、イオン交換クロマトグラフィー、中圧または高圧の液体クロマトグラフィー、またはそれらの組み合わせ等の慣用の技術により実施することができる。 After culturing, the tripeptide γ-Glu-Val-Gly can be recovered from the culture medium. Specifically, the tripeptide γ-Glu-Val-Gly present outside the bacterial cells can be recovered from the culture medium. In addition, after culturing, the tripeptide γ-Glu-Val-Gly can be recovered from the bacterial cells. Specifically, the bacterial cells are crushed and the bacterial cells and the crushed bacterial cell suspension (also called cell debris) are collected. The tripeptide γ-Glu-Val-Gly can be recovered from the supernatant by removing the solid content such as the supernatant. The microbial cells can be disrupted by a well-known method such as ultrasonic disruption using high-frequency sound waves. Removal of solids can be carried out, for example, by centrifugation or membrane filtration. The tripeptide γ-Glu-Val-Gly can be recovered from the culture medium, supernatant, etc. by conventional methods such as concentration, crystallization, ion-exchange chromatography, medium-pressure or high-pressure liquid chromatography, or a combination thereof. It can be implemented by technology.

以下、下記の非限定的な実施例により本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained more specifically using the following non-limiting examples.

実施例1:E. coliのγ-EVG生産株の構築
E. coli MG1655 PL-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165F株(L1029-1)を、モデルγ-EVG生産株として構築した。そのために、MG1655 ilvG*MEDA ilvH**株を出発物質として用いた。MG1655 ilvG*MEDA ilvH**株は、E. coli K-12 株substr. MG1655 (ATCC 47076)から、従来の組み換え法および/または遺伝子化学合成法を用いて構築することができる。MG1655 ilvG*MEDA ilvH**株は、ilvG遺伝子
に野生型ilvG遺伝子のフレームシフトを復元する変異(具体的には、遺伝子の開始から981位、配列TGActggcaの上流に2つの塩基対(AA)挿入されているilvG5変異であり、野生型タンパク質の配列……PLNQ&が……PLNQNDW……で置換される)を有し、それによりacetohydroxyacid synthase II(AHAS II)活性が回復しており(Russian Patent No. 2212447 C2; U.S. Patent No. 9,896,704 B2)、acetolactate synthase III(AHAS III)の小サ
ブユニットにおける17SerのPheへの置換および14GlyのAspへの置換をもたらす2つの変異
もilvH遺伝子に付与している(U.S. Patent No. 6,737,255 B2)。MG1655 ilvG*MEDA ilvH**株においてバリンを過剰生産するために、DatsenkoおよびWanner(Datsenko K.A. and
Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12:6640-45)により開発された
「λRed-dependent integration」と呼ばれる方法を用いて、改変されたShine-Dalgarno
配列SD1(pET22プラスミドからのSD配列)に連結されたファージλのPLプロモーターを含む人工制御領域で生来のilvG*MEDAオペロンを置換した。この手順に従って、PCRプライマーP1(配列番号5)およびP2(配列番号6)を構築した。オリゴヌクレオチドP1(配列番号5)は、ilvG遺伝子の上流の領域およびクロラムフェニコール耐性遺伝子(cat)の隣接領域(これはBW25113 cat-PL-yddGの染色体DNAから得られた)に相同性がある。BW25113 cat-PL-yddGの取得については、詳細に記載されている(EP1449918A1, Russian patent RU2222596 C1)。BW25113 cat-PL-yddG株は、PCRの鋳型として使用した。オリゴヌクレオチ
ドP2(配列番号6)は、ilvG領域およびPプロモーターの下流の領域(これは鋳型染色
体から得られたものでありSD1配列を含む)の両方に相同性がある。PCRの条件は以下の通りであった:95℃で3分間の変性;最初の2サイクルのプロファイル:95℃で1分、34℃で30秒、72℃で80秒;最後の30サイクルのプロファイル:95℃で30秒、50℃で30秒、72℃で80秒;最終ステップ:72℃で5分。結果として生じたDNA断片(1957 bp;配列番号7)をア
ガロースゲルで精製し、温度感受性レプリコンを有するヘルパープラスミドpKD46を含むE. coli MG1655株へのエレクトロポレーションに使用した。プラスミドpKD46(Datsenko, K.A. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12):6640-45)は、ファージλ(GenBank, accession No. J02459)からの2,154 nt(31088-33241)のDNA断片
を含み、アラビノース誘導性ParaBプロモーターの制御下にあるλRed相同組み換えシステムの遺伝子(gamma, beta, exo遺伝子)を含む。プラスミドpKD46は、DNA断片を細菌の染色体に組み込むために必要である。
Example 1: Construction of γ-EVG producing strain of E. coli
E. coli MG1655 P L -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071 φ10-gshA50 attB φ80::KmR-P tac4071φ10 -gshB strain M165F (L1029-1) was constructed as a model γ-EVG producing strain. For this purpose, the MG1655 ilvG*MEDA ilvH** strain was used as starting material. The MG1655 ilvG*MEDA ilvH** strain can be constructed from the E. coli K-12 strain substr. MG1655 (ATCC 47076) using conventional recombinant methods and/or genetic chemical synthesis methods. The MG1655 ilvG*MEDA ilvH** strain has a mutation in the ilvG gene that restores the frameshift of the wild-type ilvG gene (specifically, a two base pair (AA) insertion at position 981 from the start of the gene, upstream of the sequence TGActggca). The ilvG5 mutation has the wild-type protein sequence...PLNQ& is replaced with...PLNQNDW...), thereby restoring acetohydroxyacid synthase II (AHAS II) activity (Russian Patent No. 2212447 C2; US Patent No. 9,896,704 B2), two mutations resulting in the substitution of 17 Ser with Phe and the substitution of 14 Gly with Asp in the small subunit of acetolactate synthase III (AHAS III) were also conferred on the ilvH gene. (US Patent No. 6,737,255 B2). Datsenko and Wanner (Datsenko KA and
Shine-Dalgarno was modified using a method called "λRed-dependent integration" developed by Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci.
The native ilvG*MEDA operon was replaced with an artificial control region containing the P L promoter of phage λ linked to the sequence SD1 (SD sequence from the pET22 plasmid). Following this procedure, PCR primers P1 (SEQ ID NO: 5) and P2 (SEQ ID NO: 6) were constructed. Oligonucleotide P1 (SEQ ID NO: 5) is homologous to the upstream region of the ilvG gene and the flanking region of the chloramphenicol resistance gene (cat), which was obtained from the chromosomal DNA of BW25113 cat-P L -yddG. There is. The acquisition of BW25113 cat-P L -yddG is described in detail (EP1449918A1, Russian patent RU2222596 C1). The BW25113 cat-P L -yddG strain was used as a template for PCR. Oligonucleotide P2 (SEQ ID NO: 6) has homology to both the ilvG region and the region downstream of the PL promoter, which was obtained from the template chromosome and contains the SD1 sequence. PCR conditions were as follows: denaturation at 95°C for 3 min; profile for the first 2 cycles: 1 min at 95°C, 30 s at 34°C, 80 s at 72°C; profile for the last 30 cycles. : 95°C for 30 seconds, 50°C for 30 seconds, 72°C for 80 seconds; final step: 72°C for 5 minutes. The resulting DNA fragment (1957 bp; SEQ ID NO: 7) was purified on an agarose gel and used for electroporation into E. coli strain MG1655 containing the helper plasmid pKD46 carrying the temperature-sensitive replicon. Plasmid pKD46 (Datsenko, KA and Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12):6640-45) is a 2,154 nt (31088 -33241) and contains the genes of the λRed homologous recombination system (gamma, beta, exo genes) under the control of the arabinose-inducible ParaB promoter. Plasmid pKD46 is required to integrate the DNA fragment into the bacterial chromosome.

エレクトロコンピテントセルは以下のようにして調製した。E. coli MG1655株を、アンピシリン(100 mg/L)を含むLB培地(Sambrook, J. and Russell, D.W., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001))において、30℃で一晩生育させ、培養物をアンピシリン(100 mg/L)及びL-アラビ
ノース(1 mM)を含む5 mL のSOB培地(Sambrook, J. Fritsch, E.F. and Maniatis, T.,
“Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989))で100倍に希釈した。菌体を、通気(250 rpm)しながら30℃でOD600
が約0.6になるまで生育させた後、100倍に濃縮し、氷冷した脱イオン水で3回洗浄するこ
とによりエレクトロコンピテント化した。エレクトロポレーションは、200 μlの菌体及
び約100 ngのDNA断片(配列番号7)を使用して実施した。その後、菌体を1 mL のSOC培地
(Sambrook, J. Fritsch, E.F. and Maniatis, T., “Molecular Cloning: A Laboratory
Manual”, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989))において37℃で2.5時間培養し、LB培地、寒天(1.5%)、及びクロラムフェニコール(20 μg/mL)を含むプレート上に植菌し、37℃で増殖させてクロラムフェニコール耐性(CmR)組み換え体を選
択した。その後、pKD46プラスミドを脱落させるため、Cm(20 μg/mL)を含むL-アガーで42℃で1回継代し、結果として生じた各コロニーのアンピシリン感受性を試験した。このようにしてMG1655 cat-PL-SD1-ilvG*MEDA株を得た。
Electrocompetent cells were prepared as follows. E. coli MG1655 strain was grown in LB medium containing ampicillin (100 mg/L) (Sambrook, J. and Russell, DW, “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)). The culture was grown overnight at 30°C in 5 mL of SOB medium containing ampicillin (100 mg/L) and L-arabinose (1 mM) (Sambrook, J. Fritsch, EF and Maniatis, T.,
“Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) was diluted 100 times. Cells were incubated at 30℃ with aeration (250 rpm) to OD600.
The cells were grown to approximately 0.6, concentrated 100 times, and made electrocompetent by washing three times with ice-cold deionized water. Electroporation was performed using 200 μl of bacterial cells and approximately 100 ng of DNA fragment (SEQ ID NO: 7). The cells were then transferred to 1 mL of SOC medium (Sambrook, J. Fritsch, EF and Maniatis, T., “Molecular Cloning: A Laboratory
Manual”, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) at 37°C for 2.5 hours, and plated on plates containing LB medium, agar (1.5%), and chloramphenicol (20 μg/mL). Chloramphenicol-resistant (Cm R ) recombinants were selected by inoculation and growth at 37°C. Then, to shed the pKD46 plasmid, they were grown at 42°C in L-agar containing Cm (20 μg/mL). After one passage, each resulting colony was tested for ampicillin sensitivity.The strain MG1655 cat-PL-SD1-ilvG*MEDA was thus obtained.

ilvG*MEDAオペロンの生来の調節領域がクロラムフェニコール耐性遺伝子で標識されたPL-SD1プロモーターで置換されたことは、ローカス特異的プライマーP3(配列番号8)およびP4(配列番号9)を用いたPCRにより確認した。PCR検証の条件は、以下の通りであった
:95℃で3分間の変性;25サイクルのプロファイル:95℃で30秒、59℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。MG1655株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ566 bpであった(配列番号10)。MG1655 cat-PL-SD1-ilvG*MEDA株の菌体を鋳型とした
反応で得られたDNA断片は、長さ2055 bpであった(配列番号11)。MG1655 cat-PL-SD1-ilvG*MEDA株からCmRマーカーを除去するために、菌体をプラスミドpMW118-int-xis (ApR)(WO2005/010175)で形質転換した。ApRクローンを、150 mg/Lアンピシリンを含むLB-agar
プレート上で30℃で生育させた。数十個のApRクローンをピックアップし、クロラムフェ
ニコール感受性を試験した。プラスミドpMW118-int-xisは、LB寒天プレート上で42℃で培養することにより、CmS菌体から除去した。こうしてMG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA株を得た。
The native regulatory region of the ilvG*MEDA operon was replaced with the P L-SD1 promoter labeled with the chloramphenicol resistance gene using locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 8) and P4 (SEQ ID NO: 9). This was confirmed by the PCR used. Conditions for PCR validation were as follows: denaturation at 95°C for 3 min; profile of 25 cycles: 30 s at 95°C, 30 s at 59°C, 1 min at 72°C; final step: at 72°C. 7 minutes. The DNA fragment obtained by the reaction using the bacterial cells of strain MG1655 as a template was 566 bp in length (SEQ ID NO: 10). The DNA fragment obtained by the reaction using the bacterial cells of the MG1655 cat-P L-SD1 -ilvG*MEDA strain as a template was 2055 bp in length (SEQ ID NO: 11). In order to remove the CmR marker from the MG1655 cat-P L-SD1 -ilvG*MEDA strain, the bacterial cells were transformed with plasmid pMW118-int-xis (Ap R ) (WO2005/010175). Ap R clone was transferred to LB-agar containing 150 mg/L ampicillin.
Grown on plates at 30°C. Several dozen Ap R clones were picked up and tested for chloramphenicol sensitivity. Plasmid pMW118-int-xis was removed from Cm S cells by culturing on LB agar plates at 42°C. In this way, the MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA strain was obtained.

γ-Glutamate-cysteine ligase(GshA)は、γ-EVG生合成の第一段階を触媒する。GshAをコードするgshA遺伝子の発現を増加させるために、発現カセットΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50(gshA50は、GshAL135F/Q144Aを意味する(US2016326510 A1))をP1トラン
スダクション(Sambrook et al, “Molecular Cloning A Laboratory Manual, 2nd Edition”, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989))によりMG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA
株に導入した。発現カセットΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50の構築は、参考例3に記
載されている。カナマイシン耐性トランスダクション体を選択し、ローカスプライマーP5(配列番号12)およびP6(配列番号13)を用いたPCRにより検証した。PCR検証の条件は、以下の通りであった:95℃で3分間の変性ステップ;25サイクルのプロファイル:95℃で30秒、55℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。親株MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDAの菌体を鋳型とした反応では、DNA断片はなかった。MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片(配列番号14)の長さ
は1850 ntであった。MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50から上記のようにしてカナマイシン耐性(KmR)マーカーを除去した。その結果、MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50株を得た。
γ-Glutamate-cysteine ligase (GshA) catalyzes the first step of γ-EVG biosynthesis. To increase the expression of the gshA gene encoding GshA, the expression cassette ΔicdC::KmR-P tac4071φ10 -gshA50 (gshA50 means GshA L135F/Q144A (US2016326510 A1)) was transduced with P1 (Sambrook et al. MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA by “Molecular Cloning A Laboratory Manual, 2nd Edition”, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)
introduced into the stock. Construction of the expression cassette ΔicdC::KmR-P tac4071φ10 -gshA50 is described in Reference Example 3. Kanamycin-resistant transductants were selected and verified by PCR using locus primers P5 (SEQ ID NO: 12) and P6 (SEQ ID NO: 13). Conditions for PCR validation were as follows: 3 min denaturation step at 95°C; 25 cycle profile: 30 s at 95°C, 30 s at 55°C, 1 min at 72°C; final step: 72°C. 7 minutes. In the reaction using the bacterial cells of the parent strain MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA as a template, no DNA fragments were found. The length of the DNA fragment (SEQ ID NO: 14) obtained in a reaction using the bacterial cells of the MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 strain as a template was 1850 nt. The kanamycin resistance (KmR) marker was removed from MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::KmR-P tac4071φ10 -gshA50 as described above. As a result, the MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 strain was obtained.

Glutathione synthetase(GshB)は、γ-EVG生合成の第二段階を触媒する。Glutathione synthetaseを過剰発現させるために、γ-EV基質に対する選択性が向上した変異型glutathione (γ-EVG) synthetaseをコードするカセットattB φ80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165F(参考例4)をP1トランスダクションによりMG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50株に導入した。ドナー株MG1655 attB φ80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165Fは、参考例1に詳細に記載されているように構築することができる。KmRトランスダクシ
ョン体を選択し、ローカスプライマーP7(配列番号33)およびP8(配列番号34)を用いたPCRにより検証した。PCR検証の条件は、以下の通りであった:95℃で3分間の変性ステッ
プ;25サイクルのプロファイル:95℃で30秒、61℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。親株MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50の菌体を鋳型と
した反応では、DNA断片はなかった。MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshB*M165F株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片(配列番号36)の長さは1917 ntであった。その結果、MG1655 PL-ilvG*MEDA ΔicdC
::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165F株(L1029-1)を得た。
Glutathione synthetase (GshB) catalyzes the second step of γ-EVG biosynthesis. To overexpress glutathione synthetase, the cassette attB φ80::KmR-P tac4071φ10 -gshB M165F (Reference Example 4) encoding a mutant glutathione (γ-EVG) synthetase with improved selectivity for γ-EV substrates was added to P1. It was introduced into the MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 strain by transduction. The donor strain MG1655 attB φ80::KmR-P tac4071φ10 -gshB M165F can be constructed as detailed in Reference Example 1. KmR transduction bodies were selected and verified by PCR using locus primers P7 (SEQ ID NO: 33) and P8 (SEQ ID NO: 34). Conditions for PCR validation were as follows: 3 min denaturation step at 95°C; 25 cycle profile: 30 s at 95°C, 30 s at 61°C, 1 min at 72°C; final step: 72°C. 7 minutes. In the reaction using the bacterial cells of the parent strain MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 as a template, no DNA fragments were found. MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 attB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshB*Length of the DNA fragment (SEQ ID NO: 36) obtained in a reaction using the cells of the M165F strain as a template was 1917 nt. As a result, MG1655 P L -ilvG*MEDA ΔicdC
::P tac4071φ10 -gshA50 attB φ80::KmR-P tac4071φ10 -gshB strain M165F (L1029-1) was obtained.

実施例2:γ-EVG生産におけるkbl-tdhオペロン過剰発現の正の効果
γ-EVG前駆体を提供するために、kbl-tdhオペロンの制御領域を改変した、すなわち、
上述したRed-dependent integration(Datsenko, K.A. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12):6640-45)により、kbl-tdhオペロンの生来のプロモーター領域をファージλのPLプロモーターに置換した。この手順に従って、PCRプライマーP9
(配列番号15)およびP10(配列番号16)を構築した。オリゴヌクレオチドP9(配列番号15)は、PCRの鋳型として用いたMG1655 cat-PL-SD1-ilvG*MEDA株(実施例1)の染色体DNA中のkbl遺伝子の上流の領域およびクロラムフェニコール耐性遺伝子の隣接領域に相同性
がある。オリゴヌクレオチドP10(配列番号16)は、MG1655 cat-PL-SD1-ilvG*MEDA株の染色体中のkbl領域およびPLプロモーターの下流の領域の両方に相同性がある。PCRの条件は以下の通りであった:95℃で3分間の変性;最初の2サイクルのプロファイル:95℃で1分
、34℃で30秒、72℃で80秒;最後の30サイクルのプロファイル:95℃で30秒、50℃で30秒、72℃で80秒;最終ステップ:72℃で5分。得られたDNA断片(1969 bp;配列番号17)を
「Silica Bead DNA Gel Extraction Kit」(Thermo Scientific)で精製し、プラスミドpKD46を含むE. coli MG1655株のエレクトロポレーションに使用した。エレクトロポレーション後、クロラムフェニコール耐性組み換え体を選択した。kbl-tdhオペロンの生来の調
節領域がCm耐性遺伝子で標識されたPL-SD1プロモーターで置換されたことは、ローカス特異的プライマーP11(配列番号18)およびP12(配列番号19)を用いたPCRにより確認した
。PCR検証の条件は、以下の通りであった:95℃で3分間の変性;30サイクルのプロファイル:95℃で30秒、59℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。MG1655株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ482 ntであった(配列番号20)。MG1655 cat-PL-kbl-tdh株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ2273 ntであった(配列番号21)。このようにして、MG1655 cat-PL-SD1-kbl-tdh株を得た。
Example 2: Positive effects of kbl-tdh operon overexpression on γ-EVG production To provide γ-EVG precursors, the control region of the kbl-tdh operon was modified, i.e.
The native promoter region of the kbl-tdh operon was transformed into phage λ by the Red-dependent integration described above (Datsenko, KA and Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12):6640-45). was replaced with the PL promoter. Follow this procedure to PCR primer P9
(SEQ ID NO: 15) and P10 (SEQ ID NO: 16) were constructed. Oligonucleotide P9 (SEQ ID NO: 15) was used as a template for PCR in the region upstream of the kbl gene in the chromosomal DNA of the MG1655 cat-P L - SD1 -ilvG*MEDA strain (Example 1) and chloramphenicol resistance. There is homology in adjacent regions of the gene. Oligonucleotide P10 (SEQ ID NO: 16) has homology to both the kbl region in the chromosome of the MG1655 cat-P L - SD1 -ilvG*MEDA strain and the region downstream of the P L promoter. PCR conditions were as follows: denaturation at 95°C for 3 min; profile for the first 2 cycles: 1 min at 95°C, 30 s at 34°C, 80 s at 72°C; profile for the last 30 cycles. : 30 seconds at 95℃, 30 seconds at 50℃, 80 seconds at 72℃; final step: 5 minutes at 72℃. The obtained DNA fragment (1969 bp; SEQ ID NO: 17) was purified using "Silica Bead DNA Gel Extraction Kit" (Thermo Scientific) and used for electroporation of E. coli strain MG1655 containing plasmid pKD46. After electroporation, chloramphenicol-resistant recombinants were selected. The native regulatory region of the kbl-tdh operon was replaced with the P L-SD1 promoter labeled with the Cm resistance gene using PCR using locus-specific primers P11 (SEQ ID NO: 18) and P12 (SEQ ID NO: 19). Confirmed by. Conditions for PCR validation were as follows: denaturation at 95°C for 3 min; profile of 30 cycles: 30 s at 95°C, 30 s at 59°C, 1 min at 72°C; final step: at 72°C. 7 minutes. The DNA fragment obtained by the reaction using the bacterial cells of strain MG1655 as a template was 482 nt in length (SEQ ID NO: 20). The DNA fragment obtained by the reaction using the bacterial cells of the MG1655 cat-P L -kbl-tdh strain as a template was 2273 nt in length (SEQ ID NO: 21). In this way, the MG1655 cat-P L-SD1 -kbl-tdh strain was obtained.

次に、発現カセットcat-PL-SD1-kbl-tdhをP1トランスダクションによりγ-EVG生産株MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165F(L1029-1)に導入した。その結果、MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attBφ80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165Fcat-PL-SD1-kbl-tdh株(L1031-1)
を得た。L1031-1株を親株L1029-1と比較して評価したところ、γ-EVG生産におけるkbl-tdhオペロン過剰発現の正の効果が実証され(表1)、すなわち、γ-EVGの生産が3.5倍以上に増加し、且つ、予想通り副生物であるγ-EVの生産が低下した。
Next, the expression cassette cat-P L-SD1 -kbl-tdh was transferred to the γ-EVG producing strain MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 attB φ80::KmR-P tac4071φ10 - by P1 transduction. Introduced to gshB M165F (L1029-1). As a result, MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 attBφ80::KmR-P tac4071φ10 -gshB M165F cat-P L-SD1 -kbl-tdh strain (L1031-1)
I got it. When strain L1031-1 was evaluated in comparison with the parent strain L1029-1, the positive effect of kbl-tdh operon overexpression on γ-EVG production was demonstrated (Table 1), i.e., the production of γ-EVG was increased by 3.5 times. As expected, the production of γ-EV, a by-product, decreased.

Figure 0007447810000001
Figure 0007447810000001

実施例3:γ-EVG生産におけるgcvP遺伝子破壊の正の影響
グリシン脱炭酸酵素(glycine decarboxylase)反応によるグリシン分解を防ぐために
、上述したRed-dependent integrationにより、グリシンの開裂系の構成要素をコードす
るgcvP遺伝子を欠失させた。この手順に従って、鋳型プラスミド中のgcvP遺伝子とカナマイシン耐性を付与する遺伝子に隣接する領域の両方に相同なPCRプライマーP13(配列番号22)およびP14(配列番号23)を構築した。プラスミドpMW118-(λattL-Km-λattR)(EP2100957 A1)をPCR反応の鋳型として用いた。PCRの条件は以下の通りであった:95℃で3分
間の変性ステップ;最初の2サイクルのプロファイル:95℃で1分、34℃で30秒、72℃で80秒;最後の28サイクルのプロファイル:95℃で30秒、50℃で30秒、72℃で80秒;最終ステップ:72℃で5分。得られたDNA断片(1614 bp;配列番号24)を「Silica Bead DNA Gel Extraction Kit」(Thermo Scientific)で精製し、プラスミドpKD46を含むE. coli MG1655株のエレクトロポレーションに使用した。カナマイシン耐性組み換え体を選択し、選択
された変異体におけるKmR遺伝子で標識されたgcvP遺伝子の欠失を、ローカス特異的プラ
イマーP15(配列番号25)およびP16(配列番号26)を用いたPCRにより検証した。PCR検証の条件は、以下の通りであった:95℃で3分間の変性ステップ;25サイクルのプロファイ
ル:95℃で30秒、59℃で30秒、72℃で2分;最終ステップ:72℃で7分。親のgcvP+株MG1655の染色体DNAを鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ3136 ntであった(配列番号27)。変異株MG1655 ΔgcvP::KmRの染色体DNAを鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ1803 ntであった(配列番号28)。その結果、MG1655 ΔgcvP::KmR株を得た。MG1655ΔgcvP::KmR株を、MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attBφ80::Ptac4071φ10-gshBM165F cat-PL-SD1-kbl-tdh株(これはL1031-1株からKmRマーカーの切り出し
により得られた)へのgcvP遺伝子の欠失のP1媒介導入のドナーとして用いた。その結果、MG1655 PL-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165
F cat-PL-SD1-kbl-tdhΔgcvP::KmR株(L1033-1)が選抜された。L1033-1株の評価により
、γ-EVG生産におけるgcvP遺伝子破壊の正の効果が明らかとなり、且つ、予想通り副産物であるγ-EVが減少した(表2)。
Example 3: Positive effects of gcvP gene disruption on γ-EVG production In order to prevent glycine degradation by glycine decarboxylase reaction, the above-mentioned Red-dependent integration encodes components of the glycine cleavage system. The gcvP gene was deleted. Following this procedure, PCR primers P13 (SEQ ID NO: 22) and P14 (SEQ ID NO: 23) homologous to both the gcvP gene in the template plasmid and the region flanking the gene conferring kanamycin resistance were constructed. Plasmid pMW118-(λattL-Km-λattR) (EP2100957 A1) was used as a template for the PCR reaction. PCR conditions were as follows: denaturation step at 95°C for 3 min; profile for the first 2 cycles: 1 min at 95°C, 30 s at 34°C, 80 s at 72°C; Profile: 30 seconds at 95°C, 30 seconds at 50°C, 80 seconds at 72°C; final step: 5 minutes at 72°C. The obtained DNA fragment (1614 bp; SEQ ID NO: 24) was purified using "Silica Bead DNA Gel Extraction Kit" (Thermo Scientific) and used for electroporation of E. coli strain MG1655 containing plasmid pKD46. Kanamycin-resistant recombinants were selected and the deletion of the gcvP gene marked with the KmR gene in the selected mutants was verified by PCR using locus-specific primers P15 (SEQ ID NO: 25) and P16 (SEQ ID NO: 26). did. Conditions for PCR validation were as follows: 3 min denaturation step at 95°C; 25 cycle profile: 30 s at 95°C, 30 s at 59°C, 2 min at 72°C; final step: 72°C. 7 minutes. The DNA fragment obtained in the reaction using the chromosomal DNA of the parental gcvP + strain MG1655 as a template was 3136 nt in length (SEQ ID NO: 27). The DNA fragment obtained in the reaction using the chromosomal DNA of mutant strain MG1655 ΔgcvP::KmR as a template was 1803 nt in length (SEQ ID NO: 28). As a result, the MG1655 ΔgcvP::KmR strain was obtained. MG1655ΔgcvP::KmR strain, MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 attBφ80::P tac4071φ10 -gshB M165F cat-P L-SD1 -kbl-tdh strain (this is from L1031-1 strain (obtained by excision of the KmR marker) was used as a donor for the P1-mediated introduction of a deletion of the gcvP gene into the KmR marker. As a result, MG1655 P L -ilvG*MEDA ΔicdC::P tac4071φ10 -gshA50 attB φ80::P tac4071φ10 -gshB M165
The F cat-P L-SD1 -kbl-tdhΔgcvP::KmR strain (L1033-1) was selected. Evaluation of the L1033-1 strain revealed the positive effect of gcvP gene disruption on γ-EVG production, and as expected, the by-product γ-EV was reduced (Table 2).

Figure 0007447810000002
Figure 0007447810000002

実施例4:γ-EVG生産におけるilvGMEDAオペロン発現の正の効果
γ-EVG生産におけるilvGMEDAオペロン発現の効果を実証するために、MG1655 PL-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165Fcat-PL-SD1-kbl-tdh ΔgcvP::Km株(L1033-1)の発現カセットPL-SD1-ilvG*MEDAを野生型ilvGMEDAオペロ
ンに置換した。このために、まず、MG1655 PL-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165F PL-SD1-kbl-tdhΔgcvP::KmR株(L1034-1)を、CmR
マーカー消去によりL1033-1株より得た。次いで、L1034-1株の発現カセットPL-SD1-ilvG*MEDAをP1トランスダクションにより発現カセットPL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DAに置換した。ドナー株として用いたMG1655 PL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DA株は、参考例2に詳細
に記載したように構築することができる。こうして、最小培地での生育にイソロイシンとバリンを要求するL1034-1 PL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DA株を得た。
Example 4: Positive effect of ilvGMEDA operon expression on γ-EVG production
To demonstrate the effect of ilvGMEDA operon expression on γ-EVG production, MG1655PL-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165Fcat-PL-SD1-kbl-tdh Expression cassette P of ΔgcvP::Km strain (L1033-1)L-SD1-ilvG*MEDA to wild type ilvGMEDA oper
Replaced with For this, first, MG1655 PL-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165F PL-SD1-kbl-tdhΔgcvP::KmR strain (L1034-1), CmR
Obtained from L1033-1 strain by marker deletion. Then, expression cassette P of strain L1034-1L-SD1-ilvG*MEDA expression cassette P by P1 transductionL-SD1Replaced with -ilvG*M-ΔilvE::cat-DA. MG1655 P used as donor strainL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DA strain is detailed in Reference Example 2
It can be constructed as described in . Thus, L1034-1 P, which requires isoleucine and valine for growth in minimal medium,L-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DA strain was obtained.

次いで、L1034-1 PL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DA株の染色体の発現カセットPL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DAを、E. coli MG1655株からのP1トランスダクションにより野生型ilvG
MEDAオペロンに置換し、原栄養性のトランスダクション体をM9最小培地で選抜した。MG1655 ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165FPL-SD1-kbl-tdh
ΔgcvP::KmR株(L1040-1)における野生型ilvGMEDAオペロンの回復は、を、ローカス特異的プライマーP3(配列番号8)およびP4(配列番号9)を用いたPCRにより検証した。PCR検証の条件は、以下の通りであった:94℃で5分間の変性ステップ;25サイクルのプロファ
イル:94℃で30秒、59℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。親株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ458 ntであった(配列番号29)。L1040-1株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ566 ntであった(配列番号10)。表3か
ら分かるように、L1040-1株の染色体において効率的なPL-SD1-ilvGMEDA発現カセットを野生型ilvGMEDAオペロンに置換することで、L1034-1株と比較して、γ-EVG生産が顕著に低
下した。
Then L1034-1 PL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::Cat-DA strain chromosome expression cassette PL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DA was transformed into wild-type ilvG by P1 transduction from E. coli strain MG1655.
MEDA operon was substituted, and prototrophic transduction bodies were selected on M9 minimal medium. MG1655 ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165FPL-SD1-kbl-tdh
Recovery of the wild-type ilvGMEDA operon in the ΔgcvP::KmR strain (L1040-1) was verified by PCR using locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 8) and P4 (SEQ ID NO: 9). Conditions for PCR validation were as follows: 5 min denaturation step at 94°C; 25 cycles of profile
Illumination: 30 seconds at 94°C, 30 seconds at 59°C, 1 minute at 72°C; final step: 7 minutes at 72°C. The DNA fragment obtained by the reaction using the bacterial cells of the parent strain as a template was 458 nt in length (SEQ ID NO: 29). The DNA fragment obtained by the reaction using the cells of strain L1040-1 as a template was 566 nt in length (SEQ ID NO: 10). Table 3?
As can be seen, efficient P in the chromosome of L1040-1 strainL-SD1-By replacing the ilvGMEDA expression cassette with the wild-type ilvGMEDA operon, γ-EVG production is significantly reduced compared to the L1034-1 strain.
I put it down.

Figure 0007447810000003
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実施例5:γ-EVG生産におけるsucAB発現の正の効果
2-ketoglutarate dehydrogenase(KGDH)活性の低下は、Glu合成における正の影響によりγ-EVG生産に有用であると考えられていた。KGDHの2つのサブユニットをコードするsucAB遺伝子のダウンレギュレーションは、生来(native)のプロモーターをPtac由来の人工プロモーターであるPtac21に置換することによって以前に達成さた(US 7,604,979 B2)
。E. coliにおいて、発現カセットcassette cat-Ptac21-sucABはKGDH活性を60 %低下させ、以てGlu蓄積を3倍に上昇させると実証されている(US 7,604,979 B2)。このカセットを、P1トランスダクションによりγ-EVG生産株MG1655 PL-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165FPL-SD1-kbl-tdh ΔgcvP::KmR(L1034-1)にも導入した。しかし、流加EVG培養では、γ-EVGまたはγ-EVの蓄積における正の効果は観察されなかった。しかし、フラスコを培養に用いた場合には、sucAB遺伝子のダウンレ
ギュレーションによる正の効果(表4)、すなわち、γ-EVG産生量が約2.5倍に増加する効
果が観察された。明らかに、フラスコとジャーの通気条件の違いが、評価結果の違いの主な要因であった。
Example 5: Positive effect of sucAB expression on γ-EVG production
Reducing 2-ketoglutarate dehydrogenase (KGDH) activity was thought to be beneficial for γ-EVG production due to its positive impact on Glu synthesis. Downregulation of the sucAB gene, which encodes the two subunits of KGDH, alters the native promoter from PtacAn artificial promoter derived from Ptac21(US 7,604,979 B2)
. In E. coli, the expression cassette cassette cat-Ptac21-sucAB has been demonstrated to reduce KGDH activity by 60%, thereby increasing Glu accumulation by 3-fold (US 7,604,979 B2). This cassette was transferred to γ-EVG producing strain MG1655P by P1 transduction.L-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165FPL-SD1-kbl-tdh It was also introduced into ΔgcvP::KmR (L1034-1). However, in fed-batch EVG cultures, no positive effect on γ-EVG or γ-EV accumulation was observed. However, when flasks are used for culture, downregulation of the sucAB gene
The positive effect of regulation (Table 4), that is, the effect of increasing γ-EVG production by approximately 2.5 times.
fruit was observed. Apparently, the difference in aeration conditions between the flask and jar was the main reason for the difference in the evaluation results.

Figure 0007447810000004
Figure 0007447810000004

実験手順:ストックチューブの菌体(25 % glycerol, 0.9 % NaClで-70oCで保存)L-アガー(酵母エキス (Dia-M) 5 g/L, ペプトン (Dia-M) 10 g/L, NaCl 5 g/L, 寒天 15 g/L)に播種した。プレート表面の約半分の菌体を40 mLのMS(+pyr)培地(表5)に植菌し、30℃で24時間、回転式振とう機で培養した。その後、終濃度が20 g/Lとなるように追加の
グルコースを添加した。この添加後、各株を30℃で24時間、回転式振とう機で培養した。総培養時間は48時間であった。
Experimental procedure: Stock tube of bacterial cells (stored at -70 o C with 25% glycerol, 0.9% NaCl) L-Agar (yeast extract (Dia-M) 5 g/L, peptone (Dia-M) 10 g/L , NaCl 5 g/L, agar 15 g/L). Approximately half of the bacterial cells on the plate surface were inoculated into 40 mL of MS(+pyr) medium (Table 5), and cultured at 30°C for 24 hours on a rotary shaker. Additional glucose was then added to a final concentration of 20 g/L. After this addition, each strain was cultured at 30°C for 24 hours on a rotary shaker. Total culture time was 48 hours.

Figure 0007447810000005
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実施例6:γ-EVG生産におけるtolC過剰発現の正の影響
γ-EVGの排出を向上させるために、種々の三方向排出複合体(tripartite efflux complexes)に関与する外膜タンパク質をコードするtolC遺伝子(Benz R. et al., 1993)の
発現を増加させた。このために、発現カセットcat-PLtac-tolC(参考例5)を、P1トランスダクションによりγ-EVG生産株MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165FPL-SD1-kbl-tdh ΔgcvP::KmR(L1034-1)に導入し
た。得られた株L1034-1 cat-PLtac-tolC(L1036-1)を親株と比較して評価したところ、
γ-EVG生産におけるtolC過剰発現の正の効果、すなわち、tolC過剰発現時におけるγ-EVG生産の25%超の増大が実証された(表6)。
Example 6: Positive effects of tolC overexpression on γ-EVG production
To improve the efflux of γ-EVG, we modified the tolC gene (Benz R. et al., 1993), which encodes an outer membrane protein involved in various tripartite efflux complexes.
increased expression. For this, the expression cassette cat-PLtac-tolC (Reference Example 5) was transferred to γ-EVG producing strain MG1655 P by P1 transduction.L-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::Ptac4071φ10-gshA50 attB φ80::Ptac4071φ10-gshBM165FPL-SD1-kbl-tdh introduced into ΔgcvP::KmR (L1034-1)
Ta. Obtained strain L1034-1 cat-PLtac-tolC (L1036-1) was evaluated in comparison with the parent strain.
A positive effect of tolC overexpression on γ-EVG production was demonstrated, ie, more than 25% increase in γ-EVG production upon tolC overexpression (Table 6).

Figure 0007447810000006
Figure 0007447810000006

参考例1:カセットattB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165Fの構築
gshBM165F遺伝子を含むDNA断片を、プラスミドpUC19-EcGshB*M165F(参考例4)から、組み込みベクターpAH162-λattL-TcR-λattR(Minaeva N.I., et al. Dual-In/Out strategy for genes integration into bacterial chromosome: a novel approach to step-by-step construction of plasmid-less marker-less recombinant E. coli strains with predesigned genome structure. BMC Biotechnology, 2008, 8:63)にPstI/SacI制限部位を用いて再クローニングし、送達プラスミドpAH162-GshB*M165Fを得た。gshBM165F遺伝子は、φ80インテグラーゼ媒介組み換え(Minaeva N.I., et al., 2008)により、生来のφ80ローカスに挿入された。次いで、高い発現量を得るために、上述したRed-dependent integration法により、調節領域Ptac4071φ10をgshBM165F遺伝子の上流に導入した。この手順に従って、PCRプライマーP17(配列番号30)およびP18(配列番号31)を構築した。オ
リゴヌクレオチドP17(配列番号30)は、PCRの鋳型として用いたMG1655 PL-SD1-kbl-tdh ΔgcvP PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50株の染色体DNA中のgshBM165F遺伝子の上流の領域およびKmR遺伝子の隣接領域に相同性がある。オリゴヌクレオチドP18(配列番号31)は、MG1655 PL-SD1-kbl-tdh ΔgcvP PL-SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50株の染色体中のgshBM165F領域およびPtac4071φ10制御領域の下流の領
域の両方に相同性がある。PCRの条件は以下の通りであった:95℃で3分間の変性;最初の
2サイクルのプロファイル:95℃で1分、34℃で30秒、72℃で80秒;最後の30サイクルのプロファイル:95℃で30秒、50℃で30秒、72℃で80秒;最終ステップ:72℃で5分。結果と
して生じた1721 bp のDNA断片(配列番号32)を「Silica Bead DNA Gel Extraction Kit
」(Thermo Scientific)で精製し、プラスミドpKD46を含むMG1655 attB phi80::gshBM165F株のエレクトロポレーションに使用した。カナマイシン耐性組み換え体を選択し、KmR
耐性遺伝子で標識されたPtac4071φ10プロモーターの導入を、ローカス特異的プライマーP7(配列番号33)およびP8(配列番号34)を用いたPCRにより確認した。PCR検証の条件は、以下の通りであった:94℃で5分間の変性;25サイクルのプロファイル:94℃で30秒、59℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。MG1655株を鋳型とした反応で得られ
たDNA断片は、長さ274 ntであった(配列番号35)。MG1655 attB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshB*M165F株を鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ1917 ntであった(配列番
号36)。その結果、MG1655 attB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshBM165F株を得た。
Reference example 1: Construction of cassette attB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshB M165F
The DNA fragment containing the gshB M165F gene was transferred from the plasmid pUC19-EcGshB*M165F (Reference Example 4) to the integration vector pAH162-λattL-TcR-λattR (Minaeva NI, et al. Dual-In/Out strategy for genes integration into bacterial chromosome : a novel approach to step-by-step construction of plasmid-less marker-less recombinant E. coli strains with predesigned genome structure. BMC Biotechnology, 2008, 8:63) using PstI/SacI restriction sites. Delivery plasmid pAH162-GshB*M165F was obtained. The gshB M165F gene was inserted into the native φ80 locus by φ80 integrase-mediated recombination (Minaeva NI, et al., 2008). Next, in order to obtain a high expression level, the regulatory region P tac4071φ10 was introduced upstream of the gshB M165F gene by the Red-dependent integration method described above. Following this procedure, PCR primers P17 (SEQ ID NO: 30) and P18 (SEQ ID NO: 31) were constructed. Oligonucleotide P17 (SEQ ID NO: 30) is the gshB M165F in the chromosomal DNA of the MG1655 P L -SD1-kbl-tdh ΔgcvP P L -SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50 strain, which was used as a PCR template. There is homology in the upstream region of the gene and adjacent regions of the KmR gene. Oligonucleotide P18 (SEQ ID NO: 31) is the gshB M165F region and P tac4071φ10 control in the chromosome of the MG1655 P L -SD1-kbl-tdh ΔgcvP P L -SD1-ilvG*MEDA ΔicdC::KmR-P tac4071 φ10-gshA50 strain. There is homology in both regions downstream of the region. PCR conditions were as follows: denaturation at 95°C for 3 min;
2-cycle profile: 95°C for 1 min, 34°C for 30 s, 72°C for 80 s; final 30-cycle profile: 95°C for 30 s, 50°C for 30 s, 72°C for 80 s; final step : 5 minutes at 72℃. The resulting 1721 bp DNA fragment (SEQ ID NO: 32) was purified using the “Silica Bead DNA Gel Extraction Kit”.
(Thermo Scientific) and used for electroporation of MG1655 attB phi80::gshB M165F strain containing plasmid pKD46. Select kanamycin-resistant recombinants and KmR
Introduction of the Ptac4071φ10 promoter labeled with the resistance gene was confirmed by PCR using locus-specific primers P7 (SEQ ID NO: 33) and P8 (SEQ ID NO: 34). Conditions for PCR validation were as follows: denaturation at 94°C for 5 min; profile of 25 cycles: 30 s at 94°C, 30 s at 59°C, 1 min at 72°C; final step: at 72°C. 7 minutes. The DNA fragment obtained by the reaction using the MG1655 strain as a template was 274 nt in length (SEQ ID NO: 35). The DNA fragment obtained in the reaction using the MG1655 attB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshB*M165F strain as a template was 1917 nt in length (SEQ ID NO: 36). As a result, the MG1655 attB phi80::KmR-Ptac4071φ10-gshB M165F strain was obtained.

参考例2:カセットPL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DAの構築
カセットPL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DAは、上述したRed-dependent integration法に
より構築した。この手順に従って、PCRプライマーP19(配列番号37)およびP20(配列番
号38)を構築した。これらのプライマーは、鋳型プラスミドpMW-attL-Cm-attR(PCT application WO 05/010175)に含まれるilvE遺伝子の隣接領域とクロラムフェニコール耐性を付与する遺伝子の両方に相同性がある。PCRの条件は以下の通りであった:95℃で3分間の変性ステップ;最初の2サイクルのプロファイル:95℃で1分、34℃で30秒、72℃で80秒;最後の28サイクルのプロファイル:95℃で30秒、50℃で30秒、72℃で80秒;最終ステップ:72℃で7分。得られたDNA断片(1713 bp;配列番号39)を「Silica Bead DNA Gel Extraction Kit」(Thermo Scientific)で精製し、プラスミドpKD46を含むMG1655 PL-SD1-ilvG*MEDA株のエレクトロポレーションに使用した。クロラムフェニコール耐性組み換え体を選択し、選択された変異体におけるCmR遺伝子で標識されたilvE遺伝子の欠失を、ローカ
ス特異的プライマーP21(配列番号40)およびP22(配列番号41)を用いたPCRにより検証
した。PCR検証の条件は、以下の通りであった:94℃で5分間の変性ステップ;25サイクルのプロファイル:94℃で30秒、57℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。親株MG1655 PL-SD1-ilvG*MEDAを鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ1354 ntであった
(配列番号42)。MG1655 PL-SD1-ilvG*M-ΔilvE::cat-DA株を鋳型とした反応で得られたDNA断片は、長さ2015 ntであった(配列番号43)。
Reference example 2: Construction of cassette P L-SD1 -ilvG*M-ΔilvE::cat-DA Cassette P L-SD1 -ilvG*M-ΔilvE::cat-DA was constructed by the Red-dependent integration method described above. . Following this procedure, PCR primers P19 (SEQ ID NO: 37) and P20 (SEQ ID NO: 38) were constructed. These primers have homology to both the flanking region of the ilvE gene and the gene conferring chloramphenicol resistance contained in the template plasmid pMW-attL-Cm-attR (PCT application WO 05/010175). PCR conditions were as follows: denaturation step at 95°C for 3 min; profile for the first 2 cycles: 1 min at 95°C, 30 s at 34°C, 80 s at 72°C; Profile: 30 seconds at 95°C, 30 seconds at 50°C, 80 seconds at 72°C; final step: 7 minutes at 72°C. The obtained DNA fragment (1713 bp; SEQ ID NO: 39) was purified with “Silica Bead DNA Gel Extraction Kit” (Thermo Scientific) and used for electroporation of MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA strain containing plasmid pKD46. did. Chloramphenicol-resistant recombinants were selected and the deletion of the Cm R gene-tagged ilvE gene in the selected mutants was performed using locus-specific primers P21 (SEQ ID NO: 40) and P22 (SEQ ID NO: 41). It was verified by PCR. Conditions for PCR validation were as follows: 5 min denaturation step at 94°C; 25 cycle profile: 30 s at 94°C, 30 s at 57°C, 1 min at 72°C; final step: 72°C. 7 minutes. The DNA fragment obtained in the reaction using parent strain MG1655 P L-SD1 -ilvG*MEDA as a template was 1354 nt in length (SEQ ID NO: 42). The DNA fragment obtained by the reaction using the MG1655 P L-SD1 -ilvG*M-ΔilvE::cat-DA strain as a template had a length of 2015 nt (SEQ ID NO: 43).

参考例3:発現カセットΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50の構築
pSF12-gshA*50(US2016326510 A1に記載)を鋳型として、プライマーペアP23(配列番
号44)およびP24(配列番号45)を用いてPCRを実施し、化学合成したPtac4071f10断片(
配列番号46)との融合PCRのためにgshA*50断片の端部に足場ヌクレオチドを付加した。次いで、足場付きgshA*50断片とPtac4071f10断片を混合し、プライマーペアP24(配列番号45)およびP25(配列番号47)を用いた融合PCRの鋳型として使用し、Ptac4071f10-gshA*50断片を構築した。Ptac4071f10-gshA*50断片を、in-fusion技術(In-Fusion HD cloning Kit, Clontech)により、pMW118-attL-kan-attRプラスミド(特開2005-058227, WO2005/010175)のXbaI制限部位にクローニングした。構築したプラスミドを、pMW118-attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50と命名した。pMW118-attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50を鋳型とし、プライマーペアP26(配列番号48)およびP27(配列番号49)を用いたPCRにより、KmR-Ptac4071f10-gshA50カセットを増幅した。得られたDNA断片をλ-red技術(Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45; Zhang Y., et al., Nature Genet., 1998, 20:123-128)によりE. coli K-12 MG1655株(ATCC 47076)に導入した。構築した株を、MG1655ΔicdC::attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50(カ
セットΔicdC::KmR-Ptac4071φ10-gshA50を保持する)と命名した。
Reference Example 3: Construction of expression cassette ΔicdC::KmR-P tac4071φ10 -gshA50
PCR was performed using pSF12-gshA*50 (described in US2016326510 A1) as a template and primer pair P23 (SEQ ID NO: 44) and P24 (SEQ ID NO: 45), and the chemically synthesized Ptac4071f10 fragment (
Scaffold nucleotides were added to the ends of the gshA*50 fragment for fusion PCR with SEQ ID NO: 46). The scaffolded gshA*50 fragment and the Ptac4071f10 fragment were then mixed and used as a template for fusion PCR using the primer pair P24 (SEQ ID NO: 45) and P25 (SEQ ID NO: 47) to construct the Ptac4071f10-gshA*50 fragment. . The Ptac4071f10-gshA*50 fragment was cloned into the XbaI restriction site of pMW118-attL-kan-attR plasmid (JP 2005-058227, WO2005/010175) by in-fusion technology (In-Fusion HD cloning Kit, Clontech). . The constructed plasmid was named pMW118-attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50. The KmR-Ptac4071f10-gshA50 cassette was amplified by PCR using pMW118-attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50 as a template and primer pair P26 (SEQ ID NO: 48) and P27 (SEQ ID NO: 49). The obtained DNA fragments were subjected to λ-red technology (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45; Zhang Y., et al., Nature Genet., 1998 , 20:123-128) into E. coli K-12 MG1655 strain (ATCC 47076). The constructed strain was named MG1655ΔicdC::attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50 (carrying the cassette ΔicdC::KmR-P tac4071φ10 -gshA50).

参考例4:カセットattB φ80::CatR-Ptac4071φ10-gshBM165Fの構築
まず、gshB発現プラスミドpUC19-Plac-gshBを調製した。MG1655株の染色体DNAを鋳型とし、プライマーペアP28(配列番号50)およびP29(配列番号51)を用いてgshB断片を増幅した。gshB断片を、in-fusion技術(In-Fusion HD cloning Kit, Clontech)により、pUC19(New England Biolabs)のXbaI部位にクローニングした。次いで、pUC19-Plac-gshBを鋳型とし、プライマーペアP30(配列番号52)およびP31(配列番号53)を用いてPCRを実
施し、pUC19-Plac-gshB*M165Fを調製した。得られたPCR断片をDpnIで消化してPCR鋳型のpUC19-Plac-gshBを分解した後、PCR溶液でコンピテントセルJM109(Takara Bioより入手可能)を形質転換し、gshB*M165F発現プラスミドpUC19-Plac-gshB*M165Fを得た。
Reference Example 4: Construction of cassette attB φ80::CatR-P tac4071φ10 -gshB M165F First, gshB expression plasmid pUC19-Plac-gshB was prepared. Using the chromosomal DNA of strain MG1655 as a template, the gshB fragment was amplified using primer pair P28 (SEQ ID NO: 50) and P29 (SEQ ID NO: 51). The gshB fragment was cloned into the XbaI site of pUC19 (New England Biolabs) by in-fusion technology (In-Fusion HD cloning Kit, Clontech). Next, PCR was performed using pUC19-Plac-gshB as a template and primer pair P30 (SEQ ID NO: 52) and P31 (SEQ ID NO: 53) to prepare pUC19-Plac-gshB*M165F. After digesting the obtained PCR fragment with DpnI to degrade the PCR template pUC19-Plac-gshB, the PCR solution was used to transform competent cells JM109 (available from Takara Bio) to transform the gshB*M165F expression plasmid pUC19- Plac-gshB*M165F was obtained.

pUC19-Plac-gshB*M165Fを鋳型とし、プライマーペアP32(配列番号54)およびP33(配
列番号55)を用いてPCRを実施し、化学合成したPtac4071f10断片(配列番号46)との融合PCRのためにgshB*M165F断片の端部に足場ヌクレオチドを付加した。次いで、足場付きgshB*M165F断片とPtac4071f10断片を混合し、プライマーペアP25(配列番号47)およびP33(配列番号55)を用いた融合PCRの鋳型として使用し、Ptac4071f10-gshB*M165F断片を構築
した。Ptac4071f10-gshB*M165F断片を、in-fusion技術(In-Fusion HD cloning Kit, Clontech)により、pMW118-attL-cat-attRプラスミドのXbaI部位にクローニングした。構築
したプラスミドを、pMW118-attL-cat-attR-Ptac4071f10-gshB*M165Fと命名した。pMW118-attL-cat-attR-Ptac4071f10-gshB*M165Fを鋳型とし、プライマーペアP34(配列番号56)
およびP35(配列番号57)を用いたPCRにより、CatR-Ptac4071f10-gshB*M165Fカセットを
増幅した。得られたDNA断片をλ-red技術によりMG1655ΔicdC::attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50株(参考例3)に導入した。構築した株を、MG1655ΔicdC::attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50 ΔgshB::attL-cat-attR-Ptac4071f10-gshB*M165F(カセットattB φ80::CatR-Ptac4071φ10-gshBM165Fを保持する)と命名した。
PCR was performed using pUC19-Plac-gshB*M165F as a template and primer pair P32 (SEQ ID NO: 54) and P33 (SEQ ID NO: 55) for fusion PCR with the chemically synthesized Ptac4071f10 fragment (SEQ ID NO: 46). Scaffold nucleotides were added to the ends of the gshB*M165F fragment. The scaffolded gshB*M165F fragment and the Ptac4071f10 fragment were then mixed and used as a template for fusion PCR using the primer pair P25 (SEQ ID NO: 47) and P33 (SEQ ID NO: 55) to construct the Ptac4071f10-gshB*M165F fragment. . The Ptac4071f10-gshB*M165F fragment was cloned into the XbaI site of the pMW118-attL-cat-attR plasmid by in-fusion technology (In-Fusion HD cloning Kit, Clontech). The constructed plasmid was named pMW118-attL-cat-attR-Ptac4071f10-gshB*M165F. Primer pair P34 (SEQ ID NO: 56) using pMW118-attL-cat-attR-Ptac4071f10-gshB*M165F as a template.
and P35 (SEQ ID NO: 57) to amplify the CatR-Ptac4071f10-gshB*M165F cassette. The obtained DNA fragment was introduced into the MG1655ΔicdC::attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50 strain (Reference Example 3) using the λ-red technology. The constructed strain is MG1655ΔicdC::attL-kan-attR-Ptac4071f10-gshA*50 ΔgshB::attL-cat-attR-Ptac4071f10-gshB*M165F (holding cassette attB φ80::CatR-P tac4071φ10 -gshB M165F ) It was named.

参考例5:発現カセットcat-PLtac-tolCの構築
tolC遺伝子は、Red-dependent integration法(Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-45)により過剰発現させた。この手順に従って、鋳型染色体中のtolC遺伝子の隣接領域およびクロラムフェニコール耐性遺伝子(CmR)とPLtacプロモーターの隣接領域の両方に相同性を有するPCRプライマーP36(配列番号61)およびP37(配列番号62)を構築した。MG1655 cat-PL-tac-xylE株(ハイブリッドPLtacプロモーターを含む)の染色体をPCR反応の鋳型として使用した。MG1655 cat-PLtac-xylE株は、WO2006/043730に詳細に記載されているように構築することができる。PCRの条件は以下の通りであった:95℃で3分間の変性;最初の2サイクルのプロファイル:95℃で1
分、34℃で30秒、72℃で80秒;最後の30サイクルのプロファイル:95℃で30秒、50℃で30秒、72℃で80秒;最終ステップ:72℃で5分。得られたDNA断片(1791 bp;配列番号58)
を「Silica Bead DNA Gel Extraction Kit」(Thermo Scientific)で精製し、プラスミ
ドpKD46を含むE. coliMG1655株のエレクトロポレーションに使用した。エレクトロポレーション後、クロラムフェニコール耐性組み換え体を選択した。tolC遺伝子の生来の制御領域が、Cm耐性遺伝子で標識されたPLtacプロモーター領域で置換されていることを、ロー
カス特異的プライマープライマーP38(配列番号63)およびP39(配列番号64)を用いたPCRにより確認した。PCR検証の条件は、以下の通りであった:95℃で3分間の変性;30サイ
クルのプロファイル:95℃で30秒、57℃で30秒、72℃で1分;最終ステップ:72℃で7分。MG1655株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片(配列番号59)は、長さ500 ntであ
った。MG1655 cat-PLtac-tolC株の菌体を鋳型とした反応で得られたDNA断片(配列番号60)は、長さ2279 ntであった。次いで、42℃で培養することにより、プラスミドpKD46を除去した。こうして、発現カセットcat-PLtac-tolCを保有するE. coli MG1655株を構築した。
Reference example 5: Construction of expression cassette cat-P Ltac -tolC
The tolC gene was overexpressed by the Red-dependent integration method (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-45). Following this procedure, PCR primers P36 (SEQ ID NO: 61) and P37 (SEQ ID NO: 62) have homology to both the flanking regions of the tolC gene and the flanking regions of the chloramphenicol resistance gene (CmR) and PLtac promoters in the template chromosome. ) was constructed. The chromosome of the MG1655 cat-P L-tac -xylE strain (containing the hybrid P Ltac promoter) was used as a template for the PCR reaction. The MG1655 cat-P Ltac -xylE strain can be constructed as detailed in WO2006/043730. PCR conditions were as follows: denaturation at 95°C for 3 min; profile for the first two cycles: 1 at 95°C.
min, 30 s at 34°C, 80 s at 72°C; profile for last 30 cycles: 30 s at 95°C, 30 s at 50°C, 80 s at 72°C; final step: 5 min at 72°C. Obtained DNA fragment (1791 bp; SEQ ID NO: 58)
was purified using the "Silica Bead DNA Gel Extraction Kit" (Thermo Scientific) and used for electroporation of E. coli MG1655 strain containing plasmid pKD46. After electroporation, chloramphenicol-resistant recombinants were selected. PCR using locus-specific primers P38 (SEQ ID NO: 63) and P39 (SEQ ID NO: 64) revealed that the native control region of the tolC gene was replaced with the P Ltac promoter region labeled with the Cm resistance gene. Confirmed by. The conditions for PCR validation were as follows: denaturation at 95°C for 3 min; profile of 30 cycles: 95°C for 30 s, 57°C for 30 s, 72°C for 1 min; final step: at 72°C. 7 minutes. The DNA fragment (SEQ ID NO: 59) obtained in a reaction using the bacterial cells of MG1655 strain as a template was 500 nt in length. The DNA fragment (SEQ ID NO: 60) obtained in a reaction using the bacterial cells of the MG1655 cat-P Ltac -tolC strain as a template was 2279 nt in length. Plasmid pKD46 was then removed by culturing at 42°C. In this way, E. coli MG1655 strain carrying the expression cassette cat-P Ltac -tolC was constructed.

参考例6:EVG培養
上記各実施例において、EVG培養には以下の培養条件を用いた。
Reference Example 6: EVG Culture In each of the above Examples, the following culture conditions were used for EVG culture.

全E. coli株は、LB寒天プレート上で4℃で維持した。LB寒天(2%)を、37℃で一晩(17時間)の全試験株の前培養に使用した。 All E. coli strains were maintained at 4°C on LB agar plates. LB agar (2%) was used for preincubation of all test strains overnight (17 h) at 37°C.

種培養は、GALLENCAMPシェーカー内の750 mL三角フラスコに入れたLB液体培地(培地容量50 mL)で5時間実施した。培養温度は37℃、回転スピードは240 rpmとした。あらか
じめ培養したプレートのバイオマス1ループを種培養の植菌に用いた。
Seed culture was carried out for 5 hours in LB liquid medium (medium volume 50 mL) in a 750 mL Erlenmeyer flask in a GALLENCAMP shaker. The culture temperature was 37°C and the rotation speed was 240 rpm. One loop of biomass from the pre-cultured plate was used to inoculate the seed culture.

本培養は、1LのSジャー(ABLE Biott)で実施した。培養条件は、以下の通りとした:
撹拌は1200 rpmで固定、通気は1/1 vvm、温度は37℃、pH 6.6をNH3ガスで維持。溶存酸素レベルは、以下の通りに制御した:DOレベルが0%になった場合(DO制限条件が発生し
た場合)、DO制限を停止した後に、攪拌を低下させてDOレベルを2%に維持した。DOレベ
ルが0%に到達しない場合は、DO制御は実施しなかった。培地容量は 300 mL、種培養物の
接種量は10%とした。
The main culture was performed in a 1 L S jar (ABLE Biot). The culture conditions were as follows:
Stirring was fixed at 1200 rpm, aeration was 1/1 vvm, temperature was 37°C, and pH 6.6 was maintained with NH 3 gas. Dissolved oxygen levels were controlled as follows: If the DO level reached 0% (DO limiting condition occurred), after stopping the DO limitation, the agitation was reduced to maintain the DO level at 2%. did. If the DO level did not reach 0%, DO control was not performed. The medium volume was 300 mL, and the inoculum amount of the seed culture was 10%.

本培養に用いた培地の組成を表7に示す。 Table 7 shows the composition of the medium used for main culture.

Figure 0007447810000007
Figure 0007447810000007

6時間の培養後、培養液中のグルコースレベルが10~25 g/Lの範囲内に維持されるよう
に、グルコース供給液(濃度700 g/L)を連続的に添加した。主工程の培養時間は合計24
時間とした。
After 6 hours of cultivation, glucose feed (concentration 700 g/L) was continuously added so that the glucose level in the culture was maintained within the range of 10-25 g/L. The total cultivation time of the main process is 24
It was time.

参考例7:HPLC分析
同様に、上記各実施例において、以下のようにしてHPLC分析を実施した。γ-EVGの分析は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて実施した。サンプルの分析には、改変型AccQ*Tag法をプレカラム誘導体化と共に用いた。
装置: Agilent 1100 蛍光検出器付き
カラム: Waters AccQ*Tag 3.9x150 mm (Part No. WAT052885)
誘導体化試薬: AccQ-Fluor Reagent Kit (WAT052880)
誘導体化条件: 25 μL のAccQ-Fluor Reagent Kitの緩衝液, 5 μLのサンプル, 20 μLの
AccQ-Fluor Reagent Kitの試薬;混合して55℃で10分インキュベート
溶離液:
A: 10% AccQ*Tag Eluent A (WAT052890) 水溶液
В: 80%アセトニトリル (HPLC grade) 水溶液
注入時間: 38分
注入容量: 5 μL
検出: λex - 250 nm, λem - 395 nm
カラム温度: 30°C
流量: 0.8 mL/min
グラジエント: 表8
Reference Example 7: HPLC Analysis Similarly, in each of the above Examples, HPLC analysis was performed as follows. Analysis of γ-EVG was performed using high performance liquid chromatography (HPLC). A modified AccQ*Tag method with pre-column derivatization was used to analyze the samples.
Instrument: Agilent 1100 Column with fluorescence detector: Waters AccQ*Tag 3.9x150 mm (Part No. WAT052885)
Derivatization reagent: AccQ-Fluor Reagent Kit (WAT052880)
Derivatization conditions: 25 μL AccQ-Fluor Reagent Kit buffer, 5 μL sample, 20 μL
AccQ-Fluor Reagent Kit reagents; mix and incubate at 55°C for 10 minutes. Eluent:
A: 10% AccQ*Tag Eluent A (WAT052890) Aqueous solution B: 80% Acetonitrile (HPLC grade) Aqueous solution injection time: 38 minutes Injection volume: 5 μL
Detection: λ ex - 250 nm, λ em - 395 nm
Column temperature: 30°C
Flow rate: 0.8 mL/min
Gradient: Table 8

Figure 0007447810000008
Figure 0007447810000008

本発明をその例示的な態様を参照して詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更や等価物の採用が可能であることは当業者に明らかであろう。上述した各文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。 Although the invention has been described in detail with reference to illustrative embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and equivalents can be made thereto without departing from the scope of the invention. Each of the documents mentioned above is incorporated herein by reference in its entirety.

本発明の方法は、細菌の発酵によりトリペプチドγ-Glu-Val-Glyを製造するのに有用である。 The method of the invention is useful for producing the tripeptide γ-Glu-Val-Gly by bacterial fermentation.

Claims (10)

γ-Glu-Val-Glyを製造する方法であって、
(i)腸内細菌科(Enterobacteriaceae)に属するγ-Glu-Val-Gly生産細菌を培養培地で
培養して培養培地もしくは該細菌の菌体、またはその両者中にγ-Glu-Val-Glyを生産および蓄積させること、および
(ii)前記培養培地もしくは前記細菌の菌体、またはその両者からγ-Glu-Val-Glyを回収すること
を含み、
前記細菌が、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を過剰発現するように改変され、
前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択され:
(A)配列番号2に示すアミノ酸配列を含むタンパク質;
(B)配列番号2に示すアミノ酸配列において、1~30個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿
入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含み、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質;および
(C)配列番号2に示すアミノ酸配列全体に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列
を含み、L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質;
且つ、
前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択される、方法:
(D)配列番号4に示すアミノ酸配列を含むタンパク質;
(E)配列番号4に示すアミノ酸配列において、1~30個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿
入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含み、2-アミノ-3-オキソブタン酸コエン
ザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質;および
(F)配列番号4に示すアミノ酸配列全体に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列
を含み、2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質。
A method for producing γ-Glu-Val-Gly, comprising:
(i) Cultivate γ-Glu-Val-Gly-producing bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family in a culture medium to inject γ-Glu-Val-Gly into the culture medium, the bacterial cells, or both. and (ii) recovering γ-Glu-Val-Gly from the culture medium or the bacterial cells, or both;
the bacterium is modified to overexpress a gene encoding a protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and a gene encoding a protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity;
The protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity is selected from the group consisting of:
(A) Protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(B) a protein containing an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of 1 to 30 amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and having L-threonine 3-dehydrogenase activity; and (C) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the entire amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having L-threonine 3-dehydrogenase activity;
and,
The method, wherein the protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity is selected from the group consisting of:
(D) A protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;
(E) 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase containing an amino acid sequence containing substitution, deletion, insertion, and/or addition of 1 to 30 amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4; and (F) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the entire amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity.
前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子がtdh遺伝子であり、且つ、前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有
するタンパク質をコードする遺伝子がkbl遺伝子である、請求項1に記載の方法。
The gene encoding the protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity is the tdh gene, and the gene encoding the protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity is the kbl gene. The method described in Section 1.
請求項1または2に記載の方法であって、
前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択されるDNAにコードされ:
(a)配列番号1に示す塩基配列を含むDNA;
(b)配列番号1に示す配列に対して相補的な塩基配列とストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能な塩基配列を含むDNAであって、
前記ストリンジェントな条件が、同一性が90%以上のハイブリッドが形成され、同一性
が90%より低いハイブリッドが形成されない条件である
(c)配列番号2に示すアミノ酸配列において、1~30個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿
入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNAであって
、該タンパク質がL-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するものであるDNA;および
(d)遺伝暗号の縮重による配列番号1の変異体塩基配列であるDNA;
且つ、
前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質が、下記からなる群より選択されるDNAにコードされる、方法:
(e)配列番号3に示す塩基配列を含むDNA;
(f)配列番号3に示す配列に対して相補的な塩基配列とストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能な塩基配列を含むDNAであって、
前記ストリンジェントな条件が、同一性が90%以上のハイブリッドが形成され、同一性
が90%より低いハイブリッドが形成されない条件である
(g)配列番号4に示すアミノ酸配列において、1~30個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿
入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNAであって
、該タンパク質が2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するものであるDNA;および
(h)遺伝暗号の縮重による配列番号3の変異体塩基配列であるDNA。
The method according to claim 1 or 2,
The protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity is encoded by a DNA selected from the group consisting of:
(a) DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(b) DNA comprising a base sequence that is complementary to the sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a base sequence that can hybridize under stringent conditions,
The above stringent conditions are such that hybrids with 90% or more identity are formed and
is less than 90%, a condition under which no hybrid is formed ;
(c) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of 1 to 30 amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, wherein the protein is DNA that has L-threonine 3-dehydrogenase activity; and (d) DNA that is a variant base sequence of SEQ ID NO: 1 due to degeneracy of the genetic code;
and,
A method, wherein the protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity is encoded by a DNA selected from the group consisting of:
(e) DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 3;
(f) DNA comprising a base sequence that is complementary to the sequence shown in SEQ ID NO: 3 and a base sequence that can hybridize under stringent conditions,
The above stringent conditions are such that hybrids with 90% or more identity are formed and
is less than 90%, a condition under which no hybrid is formed ;
(g) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of 1 to 30 amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, wherein the protein is DNA having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity; and (h) DNA having a mutant base sequence of SEQ ID NO: 3 due to degeneracy of the genetic code.
前記L-スレオニン3-デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子および前記2-アミノ-3-オキソブタン酸コエンザイムAリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が、それぞれ、下記からなる群より選択される方法により過剰発現しており、それら遺伝子の発現が非改変細菌と比較して増大している、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法:
(i)前記細菌におけるその遺伝子またはそれらの遺伝子のコピー数を増加させること;
(ii)前記細菌におけるその遺伝子またはそれらの遺伝子の発現制御領域を改変すること;および
(iii)それらの組み合わせ。
The gene encoding the protein having L-threonine 3-dehydrogenase activity and the gene encoding the protein having 2-amino-3-oxobutanoic acid coenzyme A ligase activity are each selected from the group consisting of: The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the genes are overexpressed and the expression of these genes is increased compared to unmodified bacteria:
(i) increasing the copy number of that gene or those genes in said bacterium;
(ii) modifying the gene or the expression control region of those genes in the bacterium; and (iii) a combination thereof.
前記細菌が、下記からなる群より選択される方法によりさらに改変されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法:
(iv)gcvP遺伝子の発現を弱化させること;
(v)sucABオペロン遺伝子の発現を弱化させること;
(vi)tolC遺伝子を過剰発現すること;または
(vii)ilvGMEDAオペロン遺伝子を過剰発現すること;および
(viii)それらの組み合わせ。
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the bacterium is further modified by a method selected from the group consisting of:
(iv) weakening the expression of the gcvP gene;
(v) weakening the expression of the sucAB operon gene;
(vi) overexpressing the tolC gene; or (vii) overexpressing the ilvGMEDA operon gene; and (viii) a combination thereof.
前記ilvGMEDAオペロン遺伝子がアセト乳酸シンターゼIIをコードするilvG遺伝子を含み、該アセト乳酸シンターゼIIの活性が回復している、請求項5に記載の方法。 6. The method according to claim 5, wherein the ilvGMEDA operon gene includes the ilvG gene encoding acetolactate synthase II, and the activity of the acetolactate synthase II is restored. 前記細菌が、エシェリヒア(Escherichia)属またはパントエア(Pantoea)属に属する
、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the bacterium belongs to the genus Escherichia or the genus Pantoea.
前記細菌が、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)またはパントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)である、請求項7に記載の方法。 8. The method of claim 7, wherein the bacterium is Escherichia coli or Pantoea ananatis. 前記細菌が、γ-Glutamate-cysteine ligase(GshA)をコードする遺伝子およびGlutathione synthetase(GshB)をコードする遺伝子を過剰発現するように改変されている、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。 According to any one of claims 1 to 8, the bacterium has been modified to overexpress a gene encoding γ-Glutamate-cysteine ligase (GshA) and a gene encoding Glutathione synthetase (GshB). the method of. 請求項9に記載の方法であって
前記γ-Glutamate-cysteine ligaseが、下記からなる群より選択され:
(A)gshA50のアミノ酸配列を含むタンパク質;
(B)gshA50のアミノ酸配列において、1~30個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むアミノ酸配列を含み、γ-Glutamate-cysteine ligase活性を有するタンパク質;および
(C)gshA50のアミノ酸配列全体に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、γ-Glutamate-cysteine ligase活性を有するタンパク質;
且つ、
前記Glutathione synthetaseが、下記からなる群より選択される、方法:
(D)gshBM165Fのアミノ酸配列を含むタンパク質;
(E)gshBM165Fのアミノ酸配列において、1~30個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、
および/または付加を含むアミノ酸配列を含み、Glutathione synthetase活性を有するタンパク質;および
(F)gshBM165Fのアミノ酸配列全体に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含
み、Glutathione synthetase活性を有するタンパク質。
10. The method of claim 9, wherein the γ-Glutamate-cysteine ligase is selected from the group consisting of:
(A) Protein containing the amino acid sequence of gshA50;
(B) A protein containing an amino acid sequence containing substitutions, deletions, insertions, and/or additions of 1 to 30 amino acid residues in the amino acid sequence of gshA50 and having γ-Glutamate-cysteine ligase activity; and (C ) A protein containing an amino acid sequence having 90% or more identity to the entire amino acid sequence of gshA50 and having γ-Glutamate-cysteine ligase activity;
and,
The method, wherein said Glutathione synthetase is selected from the group consisting of:
(D) Protein containing the amino acid sequence of gshB M165F ;
(E) Substitutions, deletions, and insertions of 1 to 30 amino acid residues in the amino acid sequence of gshB M165F ;
(F) A protein that contains an amino acid sequence that has 90% or more identity to the entire amino acid sequence of gshB M165F and has Glutathione synthetase activity. .
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